CAYENNE+: HMAC-Derived Peppers for Compartmentalized Password Hashing
CAYENNE+ est un cadre déterministe qui améliore la sécurité des mots de passe en dérivant des poivres spécifiques à chaque compte à partir d'un secret maître et de l'état de chaque utilisateur, atténant ainsi les risques de compromission étendue associés aux poivres statiques et partagés globalement tout en maintenant une faible surcharge d'authentification.
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Dans le monde numérique, les mots de passe restent la clé la plus courante de nos vies en ligne. Ils sont simples à utiliser, peu coûteux à mettre en place et fonctionnent avec presque tous les systèmes que nous possédons. Pour garder ces mots de passe en sécurité, les systèmes informatiques ne stockent pas les mots réels que les gens tapent. Au lieu de cela, ils font passer le mot de passe à travers une machine mathématique complexe qui le transforme en un code brouillé, appelé « hash ». Ce code est stocké dans une base de données. Si un pirate vole cette base de données, il ne voit que les codes brouillés, et non les vrais mots de passe. Pour rendre la tâche encore plus difficile aux attaquants, les experts en sécurité ajoutent souvent un ingrédient secret appelé « pepper » (poivre). Considérez ce poivre comme une épice cachée que l'ordinateur ajoute au mot de passe avant de le brouiller. Ce secret est conservé dans un coffre-fort séparé et hautement protégé, loin de la base de données. Si un pirate vole la base de données mais pas le coffre-fort, il ne peut pas facilement inverser le brouillage pour trouver les mots de passe originaux.
Cependant, une faiblesse courante de cette approche est que de nombreux systèmes utilisent exactement le même secret partagé pour chaque utilisateur. Si un pirate parvient à voler ce secret unique, il peut déverrouiller la protection de tous les comptes du système en une seule fois. Toute la défense s'effondre car le secret a été partagé trop largement. Des chercheurs de l'Université préfectorale d'Iwate, au Japon, ont proposé une nouvelle façon de gérer ce secret, appelée CAYENNE+. Au lieu d'utiliser un secret statique pour tout le monde, cette nouvelle méthode crée un secret unique pour chaque utilisateur individuel. Elle y parvient en combinant un secret maître, conservé dans un coffre-fort sécurisé, avec une donnée unique attribuée à cet utilisateur spécifique. Le système utilise ensuite ces deux éléments pour générer mathématiquement un poivre personnalisé pour cette personne. Cela signifie que même si un pirate vole le secret maître, il ne peut toujours pas percer les mots de passe des comptes individuels sans également trouver la donnée unique de chaque personne.
Les chercheurs ont testé cette idée en simulant une violation massive de base de données. Ils ont créé un système avec deux cent mille faux comptes d'utilisateurs et ont mis en place différents scénarios pour voir combien de temps il faudrait à un pirate pour percer les mots de passe. Dans le premier scénario, ils ont supposé que le pirate n'avait aucun poivre secret. Dans le deuxième, ils ont supposé que le pirate avait volé le secret unique et partagé utilisé par les systèmes traditionnels. Dans le troisième, ils ont supposé que le pirate avait tout volé : la base de données, le secret maître et la donnée utilisateur unique. Enfin, ils ont testé le compromis partiel le plus réaliste : le pirate possédait la base de données et le secret maître, mais la donnée utilisateur unique restait verrouillée dans un emplacement séparé et sécurisé.
Les résultats ont montré que lorsque le pirate avait tout, le nouveau système n'offrait aucune protection supplémentaire par rapport à la méthode de brouillage standard ; les mots de passe étaient percés à la même vitesse qu'auparavant. C'est attendu, car le système repose sur le secret de ses composants. Cependant, la véritable valeur est apparue dans le scénario de compromis partiel. Lorsque le pirate possédait le secret maître mais ne disposait pas de la donnée utilisateur unique, le temps nécessaire pour percer les mots de passe a grimpé en flèche. Dans leurs simulations, les chercheurs ont constaté que la donnée manquante forçait l'attaquant à deviner à travers un nombre immense de possibilités avant même de pouvoir tenter de vérifier un mot de passe. Pour la configuration spécifique qu'ils ont testée, cela a augmenté le temps estimé pour percer la moitié des comptes, passant d'environ quarante-cinq ans à plus de quatre millions d'années. Cette augmentation spectaculaire s'est produite parce que l'attaquant devait essayer de nombreuses combinaisons de la donnée utilisateur manquante pour chaque tentative de mot de passe, multipliant ainsi efficacement le travail requis.
L'étude a également examiné comment cette nouvelle méthode affecte la vitesse de connexion pour les utilisateurs normaux. Ils ont mesuré le temps nécessaire pour que les gens s'enregistrent et se connectent à travers différentes tailles de systèmes, allant de dix mille à deux cent mille utilisateurs. Ils ont constaté que pour les connexions quotidiennes, le nouveau système n'ajoutait presque aucun délai perceptible. Le temps de connexion était presque identique aux systèmes qui n'utilisaient pas de poivre ou qui utilisaient un poivre partagé traditionnel. Le système était assez rapide pour que les utilisateurs ne voient aucune différence. Les chercheurs ont testé une version où la donnée utilisateur unique était modifiée périodiquement pour renouveler la sécurité. Ce processus de renouvellement nécessitait que le système recalcule le code du mot de passe, ce qui causait un léger ralentissement, mais uniquement lors des moments spécifiques où le renouvellement avait lieu. Pour la grande majorité des connexions, le système restait aussi rapide qu'auparavant.
Les chercheurs ont pris soin de noter que leurs conclusions provenaient de simulations et d'expériences contrôlées, et non d'une attaque réelle sur un système vivant. Ils ont utilisé une méthode spécifique pour générer la donnée utilisateur unique qui, dans leur test, créait une limite sur le nombre de résultats possibles. Ils ont reconnu qu'un déploiement réel devrait utiliser une méthode plus complexe pour garantir que le nombre de possibilités soit encore plus grand. Ils ont également souligné que si un pirate parvient à voler à la fois le secret maître et la donnée utilisateur unique, le système n'offre aucune protection supplémentaire. La force de la nouvelle approche repose entièrement sur le fait de garder ces deux éléments dans des emplacements séparés et sécurisés, afin que le vol de l'un n'entraîne pas automatiquement la révélation de l'autre.
En fin de compte, ce travail démontre qu'il est possible de s'éloigner de la pratique risquée consistant à utiliser un seul secret pour tout le monde sans ralentir les systèmes que les gens utilisent chaque jour. En divisant le secret en deux parties et en les gardant séparées, le système rend beaucoup plus difficile la tâche des attaquants s'ils ne parviennent à voler qu'une partie de l'information. L'étude suggère que cette compartimentation est un moyen pratique de renforcer la sécurité des mots de passe, à condition que les deux parties du secret soient réellement gardées séparées dans le monde réel. Les chercheurs concluent que, bien que la méthode ne remplace pas la nécessité d'un hachage de mot de passe robuste, elle ajoute une couche de défense vitale qui réduit les dommages causés par une brèche de sécurité partielle.
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