Static Detection of Post-Quantum Cryptographic Algorithms in Stripped Binaries for Digital Forensic Examination and Migration Assurance
Cet article présente Kestrel, un outil d'analyse statique qui détecte de manière fiable les algorithmes cryptographiques post-quantiques standardisés (ML-KEM et ML-DSA) dans des binaires dépouillés et optimisés en identifiant des tables de constantes de transformée de nombres théoriques uniques, permettant ainsi un examen forensique efficace, une inspection de la chaîne d'approvisionnement et une assurance de migration, même lorsque les signaux de détection traditionnels sont obscurcis.
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Dans le monde de la sécurité numérique, une révolution silencieuse est en cours. Depuis des décennies, les verrous protégeant nos données les plus sensibles — dossiers bancaires, secrets d'État, messages privés — reposent sur des énigmes mathématiques faciles à créer mais presque impossibles à résoudre sans une clé spécifique. Ces énigmes, connues sous le nom de cryptographie à clé publique, sont le fondement de la confiance sur Internet. Cependant, les scientifiques prédisent depuis longtemps qu'un nouveau type d'ordinateur, qui exploite les lois étranges de la physique quantique, sera un jour assez puissant pour briser ces verrous instantanément. Quand cela arrivera, les anciens verrous deviendront inutiles. Pour se préparer, les experts conçoivent de nouveaux verrous basés sur des mathématiques différentes que même un ordinateur quantique ne peut pas facilement casser. Ces nouveaux systèmes sont appelés cryptographie post-quantique. Le défi consiste désormais non seulement à construire ces nouveaux verrous, mais à les trouver. Alors que les organisations se précipitent pour remplacer leurs anciens systèmes, elles doivent savoir exactement où les nouveaux se cachent à l'intérieur du logiciel complexe qui fait tourner leur monde. Mais il y a un problème : une fois qu'un logiciel est compilé en un programme final destiné à être utilisé, les étiquettes et les noms qui nous indiquent habituellement ce qu'il contient sont souvent supprimés pour rendre le programme plus petit et plus rapide. Sans ces noms, trouver un nouveau verrou spécifique dans une pile de code a été comme essayer de trouver un grain de sable spécifique sur une plage sans savoir à quoi ressemble le sable.
Un chercheur nommé Muhammad Shaheer Bin Junaid a développé une nouvelle façon de résoudre ce problème. Il a créé un outil appelé Kestrel qui peut identifier ces nouveaux verrous, sûrs face au quantique, à l'intérieur de logiciels dont les informations ont été supprimées, même lorsque tous les indices habituels ont été retirés. La méthode repose sur une observation simple mais puissante : si les noms du code peuvent être effacés, les nombres bruts dont le code a besoin pour fonctionner ne le peuvent pas. Les nouveaux systèmes cryptographiques, spécifiquement ceux basés sur une structure appelée réseau (lattice), doivent utiliser un ensemble fixe de nombres précalculés pour effectuer leurs calculs. Ces nombres agissent comme une empreinte digitale permanente. Peu importe la manière dont le logiciel est optimisé, compressé ou renommé, ces nombres spécifiques doivent rester dans le fichier pour que le programme fonctionne. Si les nombres sont absents, le programme ne fonctionnera tout simplement pas. Kestrel scanne les données brutes d'un programme, à la recherche de ces motifs de nombres spécifiques. Il ne se soucie pas des noms des fonctions ou des bibliothèques que le programme utilise ; il ne s'intéresse qu'à la présence de ces constantes mathématiques essentielles.
Le chercheur a testé cette approche sur une grande variété de logiciels, incluant des programmes construits avec différents outils et soumis à toutes sortes de traitements standards qui les rendent plus difficiles à analyser. Il a constaté que l'outil fonctionnait parfaitement. Lors de tests impliquant 128 versions différentes du logiciel, Kestrel a identifié les algorithmes cryptographiques nouveaux dans chaque cas, même lorsque les programmes avaient été dépouillés de tous leurs noms et liés entre eux de manière complexe. Crucialement, l'outil n'a commis aucune erreur. Lorsque le chercheur a scanné plus de 6 000 programmes réels provenant d'un système informatique standard, l'outil n'a trouvé aucune fausse alerte. Il n'a pas confondu de logiciels ordinaires avec les nouveaux systèmes cryptographiques. Ce niveau de précision est vital pour la criminalistique numérique, où un expert doit être absolument certain de ce qu'il trouve avant de le présenter dans un cadre juridique.
La découverte la plus surprenante est peut-être venue lorsque l'outil a été appliqué à un système informatique en direct. Le scan a révélé douze programmes différents contenant ces nouveaux verrous sûrs face au quantique, alors que personne ne savait qu'ils étaient là. Cela incluait le logiciel qui gère les connexions Internet pour les sessions sécurisées et les systèmes qui font fonctionner les applications conteneurisées. Dans de nombreux cas, la nouvelle cryptographie est entrée dans ces programmes automatiquement via les langages de programmation utilisés pour les construire, sans même que les développeurs de ces programmes ne s'en rendent compte. Cette découverte met en évidence une lacune importante dans les pratiques de sécurité actuelles : les organisations pourraient croire qu'elles utilisent d'anciens systèmes vulnérables, ou elles pourraient penser qu'elles ont mis à jour leurs systèmes, mais sans un moyen d'inspecter le code réel, elles ne peuvent pas en être sûres. Kestrel apporte cette certitude. Il peut distinguer un programme qui utilise réellement les nouveaux verrous d'un programme qui prétend simplement le faire. Dans un test, un programme affirmait posséder une protection sûre face au quantique, mais l'outil n'a trouvé aucune preuve de celle-ci, identifiant correctement la prétention comme étant fausse.
L'outil a également prouvé sa valeur dans un contexte de criminalistique, simulant la récupération de données à partir d'un fichier endommagé ou supprimé. Lorsqu'un fichier est supprimé, le système d'exploitation marque souvent l'espace comme disponible pour de nouvelles données, mais les anciennes données restent sur le disque jusqu'à ce qu'elles soient écrasées. Les outils de récupération standards tentent de reconstruire la structure du fichier, ce qui échoue souvent si l'en-tête du fichier est endommagé. Cependant, parce que Kestrel cherche les nombres spécifiques à l'intérieur des données plutôt que la structure du fichier, il a pu trouver l'empreinte cryptographique même dans l'espace brut et non organisé de l'image du disque. Il a identifié avec succès la présence du nouvel algorithme dans un fichier que d'autres outils n'avaient pas pu récupérer. Cette capacité signifie que les enquêteurs peuvent confirmer l'utilisation de méthodes cryptographiques spécifiques même lorsque les fichiers originaux ont disparu ou sont corrompus.
La recherche a également clarifié ce que l'outil ne peut pas faire. Il est conçu pour trouver les types spécifiques de nouveaux verrous qui reposent sur ces tables de nombres fixes. Il ne peut pas trouver d'autres types de nouveaux verrous qui n'utilisent pas cette méthode, ni trouver un programme qui calcule ces nombres à la volée à chaque fois qu'il s'exécute, plutôt que de les stocker. Cependant, le chercheur a noté qu'aucun logiciel connu n'utilise actuellement cette méthode « à la volée » car elle est inefficace et inutile. L'outil est construit pour la réalité de la manière dont les logiciels sont réellement fabriqués et distribués aujourd'hui. En se concentrant sur les nombres immuables dont le code a besoin pour fonctionner, Kestrel offre un moyen fiable de vérifier la présence de ces nouveaux systèmes de sécurité. Il rend l'invisible visible, permettant aux auditeurs et aux enquêteurs de voir exactement ce qui se trouve à l'intérieur d'un programme, garantissant que la transition vers un avenir sûr face au quantique soit basée sur des faits plutôt que sur des suppositions.
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