FreeHSM C — Rapport d’analyse de vulnérabilités (CC EAL4+ AVA_VAN.5)

English version: AVA_VAN.md. In case of discrepancy, the English version prevails.

TOE : FreeHSM Cryptographic Module (la version que vous avez construite ; v1.0.0-FIPS, dans les brouillons antérieurs, était un espace réservé et n’a jamais existé comme release) Classe CC : AVA (Évaluation de vulnérabilités) — augmenté à AVA_VAN.5 (analyse méthodique avancée) Potentiel d’attaque cible : Au-dessus du Haut (Beyond-High) Auteur : première passe interne ; ré-analyse indépendante par labo requise avant soumission.

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1. Méthodologie

On suit la CEM (Common Evaluation Methodology) §10 et on applique le scoring à quatre critères de la CEM Annexe B (table B.3) :

1. Temps écoulé (jours → mois)
2. Expertise spécialiste (profane, compétent, expert, multiples experts)
3. Connaissance de la TOE (publique, restreinte, sensible, critique)
4. Fenêtre d’opportunité (facile, modérée, difficile, aucune)
5. Équipement (standard, spécialisé, bespoke, multiples bespoke)

Total < 25 = pratique, < 35 = modéré, < 45 = haut, ≥ 45 = au-dessus du haut. AVA_VAN.5 exige la résistance à toutes les attaques notées < 45.

2. Inputs du modèle de menace

• La TOE est un module cryptographique logiciel chargé dans un processus hôte exécutant une application arbitraire.
• L’adversaire a exécution arbitraire dans le même processus (lecture/écriture sur le heap utilisateur, observation des caches CPU, du branch predictor).
• L’adversaire n’a PAS d’accès ring-0 (FIPS 140-3 §7.7 le place hors champ s’il l’avait).
• L’adversaire a un accès en lecture au .so, aux logs d’audit et aux tokens. L’accès en écriture est contraint par les permissions du filesystem.
• L’adversaire observe l’horloge système et peut corréler les timings.

3. Catalogue des vulnérabilités considérées

Le document anglais (AVA_VAN.md §3) détaille 9 vulnérabilités candidates avec scoring CEM complet pour chaque. Synthèse en français :

#	Vulnérabilité	Score	Défense principale	Risque résiduel
3.1	Canal temporel sur vérification PIN	6 (pratique)	Throttle avant PBKDF2 + fhsm_ct_memcmp	Négligeable
3.2	Cache attack T-tables AES	18 (modéré)	OpenSSL FIPS provider utilise AES-NI constant-time	Négligeable
3.3	RSA-PSS branchement sur secret	21 (modéré)	BN_FLG_CONSTTIME dans OpenSSL FIPS	Négligeable
3.4	Exfiltration cold-boot DEK	9 (pratique)	Secure heap mlock + zéroize + PR_SET_DUMPABLE=0	Hors-OE (physique)
3.5	Injection de faute sur intégrité	30 (haut)	Compare constant-time + état ERROR latché 2x	Acceptable Niveau 1
3.6	Injection dans le log d’audit	4 (pratique)	Refus de bytes hors safe-ASCII + chaîne HMAC	Négligeable
3.7	Brute-force PIN	12 (pratique)	PBKDF2 200k iter + throttle exponentiel + lockout	Acceptable PIN ≥ 8c
3.8	Compromission de l’état DRBG	17 (modéré)	Provider FIPS secure heap + dumpable=0 + reseed	Négligeable
3.9	Downgrade hybride	9 (pratique)	Combiner hashe ct_pq → tampering échoue MAC en aval	Négligeable ; mécanisme désannoncé depuis #17, non atteignable par l’API

Toutes les vulnérabilités sont notées < 45 (au-dessus du haut) et sont soit atténuées, soit hors-champ per FIPS 140-3 §7.7.

4. Synthèse pen-test

Le labo effectue une passe pen-test indépendante pendant l’évaluation AVA_VAN.5. Zones flaggées pour attention focalisée :

1. Fuzzing : parseur d’arguments PKCS#11 (fhsm_pkcs11.c), parseur de paramètres TLV (src/dispatch/fhsm_dispatch_common.c::fhsm_tlv_find), parseur .rsp (kat/fhsm_kat_rsp.c). Corpus AFL++ seedés avec les vecteurs CAVP.
2. Intégration négative : C_Login avec PINs adversariaux (binaire, très long, unicode), C_Encrypt avec mismatch de mécanisme, C_DestroyObject sur session étrangère.
3. TOCTOU : course sur ouverture/écriture du log d’audit contre un adversaire qui remplace le fichier entre vérifications.
4. Durcissement linker : pwntools.checksec sur le .so livré ; attendu RELRO=Full, NX=Yes, PIE=Yes, Stack canary=Yes.

Un scénario red-team mené par le labo est recommandé : un co-tenant malveillant sur le même utilisateur Linux tente d’extraire une DEK d’un long-running FreeHSM process via gdb attach, ptrace, inspection /proc, ou injection en shared memory.

5. Acceptation du risque résiduel

Toute vulnérabilité notée < 45 (au-dessus du haut) est soit atténuée ci-dessus, soit hors champ per les hypothèses environnementales FIPS 140-3 §7.7 (accès physique contrôlé, OS durci). Aucune vulnérabilité résiduelle notée sous practical/moderate/high AVA_VAN.5 ne reste ouverte.

La demande de certification est donc soumise contre AVA_VAN.5 avec l’attente d’une résistance à des attaquants à fort potentiel d’attaque per CEM §10.2.7.

6. Déclencheurs de ré-évaluation

Une nouvelle passe AVA_VAN.5 est requise sur n’importe lequel des :

• Bump toolchain (les pins apt du Dockerfile.build changent)
• Bump majeur du provider FIPS OpenSSL
• Ajout d’un nouveau mécanisme approuvé
• Changement du format on-disk du log d’audit
• Changement du format on-disk du token store