Le chiffrement de disque empêche un attaquant de récupérer le contenu d’un ordinateur en le démarrant sur une clef USB ou en branchant son disque sur un autre équipement. Le chiffrement de disques facilite aussi la fin de vie ou le changement de propriétaire d’un équipement puisqu’il n’est plus nécessaire d’effacer de manière sécurisée les données, opération coûteuse en temps.
Alors que l’usage du chiffrement de disque devient une règle de bon sens, les outils actuels sont insatisfaisants. Qu’il s’agisse de logiciels intégrés aux systèmes d’exploitation comme BitLocker (Windows), FileVault (macOS) ou Luks (Linux) ou de logiciels indépendants comme VeraCrypt, aucun de ces outils n’assure l’intégrité des données [1,2]. Il s’agit d’un problème peu étudié, qui est lié à l’utilisation du mode de chiffrement non authentifié XTS. L’usage combiné d’un algorithme de chiffrement avec un test d’intégrité (Encrypt-then-Mac) ou d’un mode de chiffrement authentifié n’est pas réalisable dans l’état actuel des connaissances, car la perte de performances est rédhibitoire.
Ce projet de thèse vise à évaluer la menace, imaginer des scénarios d’attaque et apporter des solutions. Pour cela, un nouveau mode de chiffrement pourra être proposé ou, à défaut, les modes de chiffrement actuels pourront être adaptés pour atteindre un compromis raisonnable entre le gain en terme d’intégrité et la perte en terme de performances.
[1] Ryad Benadjila, Louiza Khati, Damien Vergnaud: Secure storage - Confidentiality and authentication. Comput. Sci. Rev. 44: 100465 (2022)
[2] Kristian Gjøsteen: Security Notions for Disk Encryption. ESORICS 2005: 455-474
[3] Institute of Electrical and Electronics Engineers. IEEE Std. 1619-2007, IEEE standard for cryptographic protection of data on block-oriented storage devices. IEEE Press, Apr. 2008.
[4] Dworkin, M. NIST Special Publication 800-38E: Recommendation for block cipher modes of operation: The XTS-AES mode of confidentiality on storage devices, Jan. 2010
[5] Milan Broz, Mikulás Patocka, Vashek Matyás: Practical Cryptographic Data Integrity Protection with Full Disk Encryption. SEC 2018: 79-93
[6] Anrin Chakraborti, Bhushan Jain, Jan Kasiak, Tao Zhang, Donald E. Porter, and Radu Sion, dm-x: Protecting volume-level integrity for cloud volumes and local block devices, Asia-Pacific Workshop on Systems 2017, 2017, pp. 16:1–16:7.
[7] Bernard Dickens III, Haryadi S Gunawi, Ariel J Feldman, and Henry Hoffmann, Strongbox: Confidentiality, integrity, and performance using stream ciphers for full drive encryption, International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, 2018.
[8] Daniel Hein, Johannes Winter, and Andreas Fitzek, Secure Block Device–Secure, Flexible, and Efficient Data Storage for ARM TrustZone Systems, Trustcom/BigDataSE/ISPA 2015, vol. 1, IEEE, pp. 222–229.