U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic

 
U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
U2F2 :
Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F
                   SSTIC 2021

           Ryad Benadjila, Philippe Thierry

                         ANSSI

                       Juin 2021
U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
Authentification forte

       Pourquoi ?
          Mots de passe fragiles
                                     Fuites massives de bases de données

                         Vol par malware, phishing, etc.                     Keylogger
                                                                                 Temps           Temps
                  Attaques en force brute                        Longueur       d’attaque        d’attaque
                                                                                  1 GPU          100 GPUs
                Mots de passe alphanumériques
                                                                     1
U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
Authentification forte

       Pourquoi ?
          Mots de passe fragiles
                                     Fuites massives de bases de données

                         Vol par malware, phishing, etc.                     Keylogger
                                                                                 Temps           Temps
                  Attaques en force brute                        Longueur       d’attaque        d’attaque
                                                                                  1 GPU          100 GPUs
                Mots de passe alphanumériques
                                                                     1
U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
Authentification forte

       Pourquoi ?
          Mots de passe fragiles
                                     Fuites massives de bases de données

                         Vol par malware, phishing, etc.                     Keylogger
                                                                                 Temps           Temps
                  Attaques en force brute                        Longueur       d’attaque        d’attaque
                                                                                  1 GPU          100 GPUs
                Mots de passe alphanumériques
                                                                     1
U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
Authentification forte

       Définition
          Concaténation d’au moins deux facteurs d’authentification

                                                   Quelque chose
                                                  que l’on connaît
                                                Mot de passe, PIN, etc.

                          Quelque chose                                    Quelque chose
                         que l’on possède                                  que l’on est/fait
                 Smartphone, Token, Carte à puce, etc.            Biométrie, gestuelle, signature, etc.

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Authentification forte

       Définition
          Concaténation d’au moins deux facteurs d’authentification

                                                   Quelque chose
                                                  que l’on connaît
                                                Mot de passe, PIN, etc.

                          Quelque chose                                    Quelque chose
                         que l’on possède                                  que l’on est/fait
                 Smartphone, Token, Carte à puce, etc.            Biométrie, gestuelle, signature, etc.

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U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
Authentification à deux facteurs

       2FA : Des premières solutions limitées
          One Time Passwords (OTP)

                                 Phishing        Clé secrète partagée
                          Canal SMS attaquable
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U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
Authentification à deux facteurs

       2FA : Des premières solutions limitées
          One Time Passwords (OTP)

                                 Phishing        Clé secrète partagée
                          Canal SMS attaquable
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U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
Authentification à deux facteurs

       2FA : Des premières solutions limitées
          One Time Passwords (OTP)

                                 Phishing        Clé secrète partagée
                          Canal SMS attaquable
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U2F2 : Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F - Sstic
Authentification à deux facteurs

       2FA : Des premières solutions limitées
          One Time Passwords (OTP)

                                 Phishing        Clé secrète partagée
                          Canal SMS attaquable
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Authentification à deux facteurs
Introduction de FIDO

       2FA : un nouveau standard
          2014 : le consortium FIDO standardise U2F

          Utilisation d’un Token (matériel) dédié

                          Avantages                                       Limitations

               Cryptographie asymétrique ECDSA
          (protection contre les attaques des services)
                                                                é s e  n t ation
                                                                Vol (avec ou sans remise) du token

                                                       ette prAttaques physiques (SCA, fautes)
                                                                    PC suppposé de confiance
              Protection contre le phishing + rejeu
                                                 e de c
                                   ontext
                Action physique de l’utilisateur
                   Protection deC
                                                                      Autres limitations
                                 l’anonymat
                                                              (confusion, “désenregistrement”)
                (cloisonnement des services)
            Simple + Standardisé ⇒ large adoption

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Authentification à deux facteurs
Introduction de FIDO

       2FA : un nouveau standard
          2014 : le consortium FIDO standardise U2F

          Utilisation d’un Token (matériel) dédié

                          Avantages                                       Limitations

               Cryptographie asymétrique ECDSA
          (protection contre les attaques des services)
                                                                é s e  n t ation
                                                                Vol (avec ou sans remise) du token

                                                       ette prAttaques physiques (SCA, fautes)
                                                                    PC suppposé de confiance
              Protection contre le phishing + rejeu
                                                 e de c
                                   ontext
                Action physique de l’utilisateur
                   Protection deC
                                                                      Autres limitations
                                 l’anonymat
                                                              (confusion, “désenregistrement”)
                (cloisonnement des services)
            Simple + Standardisé ⇒ large adoption

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Authentification à deux facteurs
Introduction de FIDO

       2FA : un nouveau standard
          2014 : le consortium FIDO standardise U2F

          Utilisation d’un Token (matériel) dédié

                          Avantages                                       Limitations

               Cryptographie asymétrique ECDSA
          (protection contre les attaques des services)
                                                                é s e  n t ation
                                                                Vol (avec ou sans remise) du token

                                                       ette prAttaques physiques (SCA, fautes)
                                                                    PC suppposé de confiance
              Protection contre le phishing + rejeu
                                                 e de c
                                   ontext
                Action physique de l’utilisateur
                   Protection deC
                                                                      Autres limitations
                                 l’anonymat
                                                              (confusion, “désenregistrement”)
                (cloisonnement des services)
            Simple + Standardisé ⇒ large adoption

4/21
Authentification à deux facteurs
Introduction de FIDO

       2FA : un nouveau standard
          2014 : le consortium FIDO standardise U2F

          Utilisation d’un Token (matériel) dédié

                          Avantages                                       Limitations

               Cryptographie asymétrique ECDSA
          (protection contre les attaques des services)
                                                                é s e  n t ation
                                                                Vol (avec ou sans remise) du token

                                                       ette prAttaques physiques (SCA, fautes)
                                                                    PC suppposé de confiance
              Protection contre le phishing + rejeu
                                                 e de c
                                   ontext
                Action physique de l’utilisateur
                   Protection deC
                                                                      Autres limitations
                                 l’anonymat
                                                              (confusion, “désenregistrement”)
                (cloisonnement des services)
            Simple + Standardisé ⇒ large adoption

4/21
Fonctionnement de FIDO
Architecture à trois entités

  Token                                    Browser        Relying Party

                       Transport USB         Javascript

                       Transport NFC

                     Transport Bluetooth

5/21
Fonctionnement de FIDO
REGISTER : enregistrement du token

  Token                                                           Browser                           Relying Party

                                                                                   Login/mdp
                            Transport USB
                         appparam=Hash(appid),                      Javascript
                         challparam=Hash(type, challenge, …)                     appid, challenge

        Génération
       bi-clé ECDSA :
         appid   appid
       Kpriv /Kpub
                             Transport NFC
        Génération                       Signature ECDSA
       Key Handle :       Transport Bluetooth
          KHappid
                                                                                                     Vérification ’sig’
                          appid                                                                                  appid
                         Kpub , KHappid , attestation_cert, sig                                      Stockage Kpub , KHappid
                                                                                                     login/mdp
                                   registrationData                                                  CTR=0

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Fonctionnement de FIDO
REGISTER : enregistrement du token

  Token                                                           Browser                           Relying Party

                                                                                   Login/mdp
                            Transport USB
                         appparam=Hash(appid),                      Javascript
                         challparam=Hash(type, challenge, …)                     appid, challenge

        Génération
       bi-clé ECDSA :
         appid   appid
       Kpriv /Kpub
                             Transport NFC
        Génération                       Signature ECDSA
       Key Handle :       Transport Bluetooth
          KHappid
                                                                                                     Vérification ’sig’
                          appid                                                                                  appid
                         Kpub , KHappid , attestation_cert, sig                                      Stockage Kpub , KHappid
                                                                                                     login/mdp
                                   registrationData                                                  CTR=0

6/21
Fonctionnement de FIDO
REGISTER : enregistrement du token

  Token                                                           Browser                           Relying Party

                                                                                   Login/mdp
                            Transport USB
                         appparam=Hash(appid),                      Javascript
                         challparam=Hash(type, challenge, …)                     appid, challenge

        Génération
       bi-clé ECDSA :
         appid   appid
       Kpriv /Kpub
                             Transport NFC
        Génération                       Signature ECDSA
       Key Handle :       Transport Bluetooth
          KHappid
                                                                                                     Vérification ’sig’
                          appid                                                                                  appid
                         Kpub , KHappid , attestation_cert, sig                                      Stockage Kpub , KHappid
                                                                                                     login/mdp
                                   registrationData                                                  CTR=0

6/21
Fonctionnement de FIDO
AUTHENTICATE : authentification du token

  Token                                                       Browser                              Relying Party

                        KHappid
                                                                                 Login/mdp
                           Transport USB
                        appparam=Hash(appid),                   Javascript
                        challparam=Hash(type, challenge, …)                  KHappid , appid, challenge

       Récupération                                                                                              appid
                                                                                                      Stockage Kpub , KHappid
       bi-clé ECDSA
                                                                                                      login/mdp
       avec KHappid :
        appid   appid      Transport NFC                                                              CTR=n
       Kpriv /Kpub                                   appid
                               Signature ECDSA avec Kpriv
          CTR++         Transport Bluetooth

                             Userpresence, CTR, sig                                                   Vérification ’sig’
                                                                                                      Vérification CTR > n
                                                                                                      CTR=n+1
                                 signatureData

7/21
Fonctionnement de FIDO
AUTHENTICATE : authentification du token

  Token                                                       Browser                              Relying Party

                        KHappid
                                                                                 Login/mdp
                           Transport USB
                        appparam=Hash(appid),                   Javascript
                        challparam=Hash(type, challenge, …)                  KHappid , appid, challenge

       Récupération                                                                                              appid
                                                                                                      Stockage Kpub , KHappid
       bi-clé ECDSA
                                                                                                      login/mdp
       avec KHappid :
        appid   appid      Transport NFC                                                              CTR=n
       Kpriv /Kpub                                   appid
                               Signature ECDSA avec Kpriv
          CTR++         Transport Bluetooth

                             Userpresence, CTR, sig                                                   Vérification ’sig’
                                                                                                      Vérification CTR > n
                                                                                                      CTR=n+1
                                 signatureData

7/21
Fonctionnement de FIDO
AUTHENTICATE : authentification du token

  Token                                                       Browser                              Relying Party

                        KHappid
                                                                                 Login/mdp
                           Transport USB
                        appparam=Hash(appid),                   Javascript
                        challparam=Hash(type, challenge, …)                  KHappid , appid, challenge

       Récupération                                                                                              appid
                                                                                                      Stockage Kpub , KHappid
       bi-clé ECDSA
                                                                                                      login/mdp
       avec KHappid :
        appid   appid      Transport NFC                                                              CTR=n
       Kpriv /Kpub                                   appid
                               Signature ECDSA avec Kpriv
          CTR++         Transport Bluetooth

                             Userpresence, CTR, sig                                                   Vérification ’sig’
                                                                                                      Vérification CTR > n
                                                                                                      CTR=n+1
                                 signatureData

7/21
Fonctionnement de FIDO
U2F et FIDO 2.0

  Token                                                    Browser        Relying Party
                             Transport USB
                                  HID
                  U2FHID                  CTAP1/2

                  APDU            CBOR              APDU
                                                             Javascript

                   U2F            FIDO2             U2F

                             Transport NFC

                           Transport Bluetooth
             FIDO 1.2 (2017) FIDO 2.0 (2018)

8/21
FIDO : limitations et modèle de menace
Un Token à la sécurité limitée

                                                                 Malware, perte de vue, vol, vol avec remise, clonage
                         Userpresence limité                                                                                 Pas d’authentification
       Peu abordé           (appui bouton)                                                                                        du porteur
        dans FIDO
                           Compteur limité                                                                                     Pas de granularité
                              (global)                                                                                            par service
                                                             !

                          Affichage Service                                                                               Confusion + vol de session
       Non abordé                                       es
                                                s ciblé
       ! dans FIDO
                              le s , a ttaque
                          sib
                   es sen
                  t“Désenregistrement”
                                     nsibles
                                            Service                                                                       Confiance dans le service ?
           Contex           e s s e
                                                    eur
                     Servic              l’ utilisat                                                                    Attaques logicielles, Mise à jour
                                ô  le  à
                         contr logicielle
                        Sécurité
  ExplicitementRendre le                                                                                                     (buffer overflows, etc.)
 écarté par FIDO                                                                                                             Attaques matérielles
                         Sécurité matérielle
                                                                                                                                 (SCA, fautes)

9/21
FIDO : limitations et modèle de menace
Un Token à la sécurité limitée

                                                                 Malware, perte de vue, vol, vol avec remise, clonage
                         Userpresence limité                                                                                 Pas d’authentification
       Peu abordé           (appui bouton)                                                                                        du porteur
        dans FIDO
                           Compteur limité                                                                                     Pas de granularité
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       Non abordé                                       es
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                              le s , a ttaque
                          sib
                   es sen
                  t“Désenregistrement”
                                     nsibles
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                                ô  le  à
                         contr logicielle
                        Sécurité
  ExplicitementRendre le                                                                                                     (buffer overflows, etc.)
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                         Sécurité matérielle
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9/21
FIDO : limitations et modèle de menace
Un Token à la sécurité limitée

                                                                 Malware, perte de vue, vol, vol avec remise, clonage
                         Userpresence limité                                                                                 Pas d’authentification
       Peu abordé           (appui bouton)                                                                                        du porteur
        dans FIDO
                           Compteur limité                                                                                     Pas de granularité
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       Non abordé                                       es
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                                ô  le  à
                         contr logicielle
                        Sécurité
  ExplicitementRendre le                                                                                                     (buffer overflows, etc.)
 écarté par FIDO                                                                                                             Attaques matérielles
                         Sécurité matérielle
                                                                                                                                 (SCA, fautes)

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Un Token à la sécurité limitée

                                                                 Malware, perte de vue, vol, vol avec remise, clonage
                         Userpresence limité                                                                                 Pas d’authentification
       Peu abordé           (appui bouton)                                                                                        du porteur
        dans FIDO
                           Compteur limité                                                                                     Pas de granularité
                              (global)                                                                                            par service
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       Non abordé                                       es
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                          sib
                   es sen
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                                ô  le  à
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                        Sécurité
  ExplicitementRendre le                                                                                                     (buffer overflows, etc.)
 écarté par FIDO                                                                                                             Attaques matérielles
                         Sécurité matérielle
                                                                                                                                 (SCA, fautes)

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Un Token à la sécurité limitée

                                                                 Malware, perte de vue, vol, vol avec remise, clonage
                         Userpresence limité                                                                                 Pas d’authentification
       Peu abordé           (appui bouton)                                                                                        du porteur
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                              (global)                                                                                            par service
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       Non abordé                                       es
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                   es sen
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                        Sécurité
  ExplicitementRendre le                                                                                                     (buffer overflows, etc.)
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                         Sécurité matérielle
                                                                                                                                 (SCA, fautes)

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État de l'art
                                  SoloKeys                                      Ledger
                                            OpenSK OnlyKeys Trezor   Yubikeys            U2F2
                                  Nitrokey3                                     Nano                 SoloKeys
                                                                                                     OnlyKeys
                                                                                                      Trezor
                                                                                                   Yubikey “Bio”

        Userpresence limité
          (appui bouton)
                                    7        7       X X               ∼ X X
         Compteur limité                                                                           Ledger Nano S
                                                                                                      OpenSK

            (global)
                                    7        7        7       7        7         7 X

         Affichage Service          7        7        7 X              7         X X
    “Désenregistrement” Service     7        7        7       7        7         7 X              Rust/Trussed
                                                                                                  Biométrie
                                                                                            Peu(confiance
                                                                                                 d’éléments?)ouverts
                                                                     Rust/TockOS          Cloisonnement    logiciel limité
                                                                                                 (pour l’instant)
         Sécurité logicielle        ∼        ∼        7      ∼         7         X X
                                                              Sécurité des mises à jour ?     (usage MPU restreint)
                                                                                            Pas de mises à jour
        Sécurité matérielle         ∼       7        7 7              X X X                     Seulement  pour
                                                                                                 Application U2FNitrokey3 :
           Open source              X       X        X X              7 ∼ X                       Secure
                                                                                                   open source “figé”
                                                                                                          Element
                                                                                                   (seulement)
10/21
État de l'art
                                  SoloKeys                                      Ledger
                                            OpenSK OnlyKeys Trezor   Yubikeys            U2F2
                                  Nitrokey3                                     Nano                 SoloKeys
                                                                                                     OnlyKeys
                                                                                                      Trezor
                                                                                                   Yubikey “Bio”

        Userpresence limité
          (appui bouton)
                                    7        7       X X               ∼ X X
         Compteur limité                                                                           Ledger Nano S
                                                                                                      OpenSK

            (global)
                                    7        7        7       7        7         7 X

         Affichage Service          7        7        7 X              7         X X
    “Désenregistrement” Service     7        7        7       7        7         7 X              Rust/Trussed
                                                                                                  Biométrie
                                                                                            Peu(confiance
                                                                                                 d’éléments?)ouverts
                                                                     Rust/TockOS          Cloisonnement    logiciel limité
                                                                                                 (pour l’instant)
         Sécurité logicielle        ∼        ∼        7      ∼         7         X X
                                                              Sécurité des mises à jour ?     (usage MPU restreint)
                                                                                            Pas de mises à jour
        Sécurité matérielle         ∼       7        7 7              X X X                     Seulement  pour
                                                                                                 Application U2FNitrokey3 :
           Open source              X       X        X X              7 ∼ X                       Secure
                                                                                                   open source “figé”
                                                                                                          Element
                                                                                                   (seulement)
10/21
État de l'art
                                  SoloKeys                                      Ledger
                                            OpenSK OnlyKeys Trezor   Yubikeys            U2F2
                                  Nitrokey3                                     Nano                 SoloKeys
                                                                                                     OnlyKeys
                                                                                                      Trezor
                                                                                                   Yubikey “Bio”

        Userpresence limité
          (appui bouton)
                                    7        7       X X               ∼ X X
         Compteur limité                                                                           Ledger Nano S
                                                                                                      OpenSK

            (global)
                                    7        7        7       7        7         7 X

         Affichage Service          7        7        7 X              7         X X
    “Désenregistrement” Service     7        7        7       7        7         7 X              Rust/Trussed
                                                                                                  Biométrie
                                                                                            Peu(confiance
                                                                                                 d’éléments?)ouverts
                                                                     Rust/TockOS          Cloisonnement    logiciel limité
                                                                                                 (pour l’instant)
         Sécurité logicielle        ∼        ∼        7      ∼         7         X X
                                                              Sécurité des mises à jour ?     (usage MPU restreint)
                                                                                            Pas de mises à jour
        Sécurité matérielle         ∼       7        7 7              X X X                     Seulement  pour
                                                                                                 Application U2FNitrokey3 :
           Open source              X       X        X X              7 ∼ X                       Secure
                                                                                                   open source “figé”
                                                                                                          Element
                                                                                                   (seulement)
10/21
État de l'art
                                  SoloKeys                                      Ledger
                                            OpenSK OnlyKeys Trezor   Yubikeys            U2F2
                                  Nitrokey3                                     Nano                 SoloKeys
                                                                                                     OnlyKeys
                                                                                                      Trezor
                                                                                                   Yubikey “Bio”

        Userpresence limité
          (appui bouton)
                                    7        7       X X               ∼ X X
         Compteur limité                                                                           Ledger Nano S
                                                                                                      OpenSK

            (global)
                                    7        7        7       7        7         7 X

         Affichage Service          7        7        7 X              7         X X
    “Désenregistrement” Service     7        7        7       7        7         7 X              Rust/Trussed
                                                                                                  Biométrie
                                                                                            Peu(confiance
                                                                                                 d’éléments?)ouverts
                                                                     Rust/TockOS          Cloisonnement    logiciel limité
                                                                                                 (pour l’instant)
         Sécurité logicielle        ∼        ∼        7      ∼         7         X X
                                                              Sécurité des mises à jour ?     (usage MPU restreint)
                                                                                            Pas de mises à jour
        Sécurité matérielle         ∼       7        7 7              X X X                     Seulement  pour
                                                                                                 Application U2FNitrokey3 :
           Open source              X       X        X X              7 ∼ X                       Secure
                                                                                                   open source “figé”
                                                                                                          Element
                                                                                                   (seulement)
10/21
État de l'art
                                  SoloKeys                                      Ledger
                                            OpenSK OnlyKeys Trezor   Yubikeys            U2F2
                                  Nitrokey3                                     Nano                 SoloKeys
                                                                                                     OnlyKeys
                                                                                                      Trezor
                                                                                                   Yubikey “Bio”

        Userpresence limité
          (appui bouton)
                                    7        7       X X               ∼ X X
         Compteur limité                                                                           Ledger Nano S
                                                                                                      OpenSK

            (global)
                                    7        7        7       7        7         7 X

         Affichage Service          7        7        7 X              7         X X
    “Désenregistrement” Service     7        7        7       7        7         7 X              Rust/Trussed
                                                                                                  Biométrie
                                                                                            Peu(confiance
                                                                                                 d’éléments?)ouverts
                                                                     Rust/TockOS          Cloisonnement    logiciel limité
                                                                                                 (pour l’instant)
         Sécurité logicielle        ∼        ∼        7      ∼         7         X X
                                                              Sécurité des mises à jour ?     (usage MPU restreint)
                                                                                            Pas de mises à jour
        Sécurité matérielle         ∼       7        7 7              X X X                     Seulement  pour
                                                                                                 Application U2FNitrokey3 :
           Open source              X       X        X X              7 ∼ X                       Secure
                                                                                                   open source “figé”
                                                                                                          Element
                                                                                                   (seulement)
10/21
État de l'art
                                  SoloKeys                                      Ledger
                                            OpenSK OnlyKeys Trezor   Yubikeys            U2F2
                                  Nitrokey3                                     Nano                 SoloKeys
                                                                                                     OnlyKeys
                                                                                                      Trezor
                                                                                                   Yubikey “Bio”

        Userpresence limité
          (appui bouton)
                                    7        7       X X               ∼ X X
         Compteur limité                                                                           Ledger Nano S
                                                                                                      OpenSK

            (global)
                                    7        7        7       7        7         7 X

         Affichage Service          7        7        7 X              7         X X
    “Désenregistrement” Service     7        7        7       7        7         7 X              Rust/Trussed
                                                                                                  Biométrie
                                                                                            Peu(confiance
                                                                                                 d’éléments?)ouverts
                                                                     Rust/TockOS          Cloisonnement    logiciel limité
                                                                                                 (pour l’instant)
         Sécurité logicielle        ∼        ∼        7      ∼         7         X X
                                                              Sécurité des mises à jour ?     (usage MPU restreint)
                                                                                            Pas de mises à jour
        Sécurité matérielle         ∼       7        7 7              X X X                     Seulement  pour
                                                                                                 Application U2FNitrokey3 :
           Open source              X       X        X X              7 ∼ X                       Secure
                                                                                                   open source “figé”
                                                                                                          Element
                                                                                                   (seulement)
10/21
U2F2 : solutions

               Authentification                                                                             Stockage SD
                                                        Compteur global                                        chiffré
                    forte
                                                                                                              intègre
                                    Userpresence limité
                                                                  “Désenregistrement” Services
                                  Authentification porteur

                  Isolation                                                                                    Écran
            Carte   à puce
             cryptographique                                                                                  tactile
                                  Sécurité matérielle        U2F2         Confusion Services
        Authentification
                    (FIDO)forte                                                  Disque USB chiffrant
        Applets open source
                                                                                     Écran tactile
          Certifiée ≥ EAL4+
                                                         Mise à jour   Device Firmware Upgrade (DFU) sécurisé
               Carte à puce           Open source           DFU        SécuritéDéfense
                                                                                logicielleen profondeur
                (Javacard)                               sécurisée                (microkernel, tâches)
                                                                            Microkernel
                                                                                            Isolation des
                                        WooKey                                Tâches
                                                                                               parsers
                                                                             Preuves

11/21
U2F2 : solutions

               Authentification                                                                             Stockage SD
                                                        Compteur global                                        chiffré
                    forte
                                                                                                              intègre
                                    Userpresence limité
                                                                  “Désenregistrement” Services
                                  Authentification porteur

                  Isolation                                                                                    Écran
            Carte   à puce
             cryptographique                                                                                  tactile
                                  Sécurité matérielle        U2F2         Confusion Services
        Authentification
                    (FIDO)forte                                                  Disque USB chiffrant
        Applets open source
                                                                                     Écran tactile
          Certifiée ≥ EAL4+
                                                         Mise à jour   Device Firmware Upgrade (DFU) sécurisé
               Carte à puce           Open source           DFU        SécuritéDéfense
                                                                                logicielleen profondeur
                (Javacard)                               sécurisée                (microkernel, tâches)
                                                                            Microkernel
                                                                                            Isolation des
                                        WooKey                                Tâches
                                                                                               parsers
                                                                             Preuves

11/21
U2F2 : sécurité logicielle

               Authentification                                                                             Stockage SD
                                                        Compteur global                                        chiffré
                    forte
                                                                                                              intègre
                                    Userpresence limité
                                                                  “Désenregistrement” Services
                                  Authentification porteur

                  Isolation                                                                                    Écran
            Carte   à puce
             cryptographique                                                                                  tactile
                                  Sécurité matérielle        U2F2         Confusion Services
        Authentification
                    (FIDO)forte                                                  Disque USB chiffrant
        Applets open source
                                                                                     Écran tactile
          Certifiée ≥ EAL4+
                                                         Mise à jour   Device Firmware Upgrade (DFU) sécurisé
               Carte à puce           Open source           DFU        SécuritéDéfense
                                                                                logicielleen profondeur
                (Javacard)                               sécurisée                (microkernel, tâches)
                                                                            Microkernel
                                                                                            Isolation des
                                        WooKey                                Tâches
                                                                                               parsers
                                                                             Preuves

12/21
U2F2 : sécurité logicielle
 Séparation en tâches

            PI
             N CODE

        1     6       0
        8     3       5
        4     2       7
                           Module PIN
              9

                                           Module Parser   Module USB
                          Module FIDO
                                           (APDU, CBOR)     (CTAPHID)

                          Module Storage

13/21
U2F2 : sécurité logicielle
 Séparation en tâches

            PI
             N CODE

        1     6       0
        8     3       5
        4     2       7
                           Module PIN
              9

                                           Module Parser   Module USB
                          Module FIDO
                                           (APDU, CBOR)     (CTAPHID)

                          Module Storage

13/21
U2F2 : sécurité logicielle
 Séparation en tâches

            PI
             N CODE

        1     6       0
        8     3       5
        4     2       7
                           Module PIN
              9

                                           Module Parser   Module USB
                          Module FIDO
                                           (APDU, CBOR)     (CTAPHID)

                          Module Storage

13/21
U2F2 : sécurité matérielle

               Authentification                                                                             Stockage SD
                                                        Compteur global                                        chiffré
                    forte
                                                                                                              intègre
                                    Userpresence limité
                                                                  “Désenregistrement” Services
                                  Authentification porteur

                  Isolation                                                                                    Écran
            Carte   à puce
             cryptographique                                                                                  tactile
                                  Sécurité matérielle        U2F2         Confusion Services
        Authentification
                    (FIDO)forte                                                  Disque USB chiffrant
        Applets open source
                                                                                     Écran tactile
          Certifiée ≥ EAL4+
                                                         Mise à jour   Device Firmware Upgrade (DFU) sécurisé
               Carte à puce           Open source           DFU        SécuritéDéfense
                                                                                logicielleen profondeur
                (Javacard)                               sécurisée                (microkernel, tâches)
                                                                            Microkernel
                                                                                            Isolation des
                                        WooKey                                Tâches
                                                                                               parsers
                                                                             Preuves

14/21
U2F2 : sécurité matérielle
 Isolation cryptographique FIDO
                                                                                                 Carte à puce
                                                Plateforme WooKey

                                          KW HMACKT (KW )                                           KDF         KT

           Perdable, volable                                                                        KFIDO            Perdable, volable

                                                                        REGISTER
                                        appparam=Hash(appid)                               Dérive           nonce
                         REGISTER

                                                  KH=nonce, HMACKFIDO (appparam, nonce)

                                                      ECDSA_privappid =HMACKFIDO (KH)
                         AUTHENTICATE

                                                                       AUTHENTICATE       Vérifie et
                                        appparam=Hash(appid) KH
                                                                                           Dérive

                                                      ECDSA_privappid =HMACKFIDO (KH)
15/21
U2F2 : sécurité matérielle
 Isolation cryptographique FIDO
                                                                                                 Carte à puce
                                                Plateforme WooKey

                                          KW HMACKT (KW )                                           KDF         KT

           Perdable, volable                                                                        KFIDO            Perdable, volable

                                                                        REGISTER
                                        appparam=Hash(appid)                               Dérive           nonce
                         REGISTER

                                                  KH=nonce, HMACKFIDO (appparam, nonce)

                                                      ECDSA_privappid =HMACKFIDO (KH)
                         AUTHENTICATE

                                                                       AUTHENTICATE       Vérifie et
                                        appparam=Hash(appid) KH
                                                                                           Dérive

                                                      ECDSA_privappid =HMACKFIDO (KH)
15/21
U2F2 : sécurité matérielle
 Isolation cryptographique FIDO
                                                                                                 Carte à puce
                                                Plateforme WooKey

                                          KW HMACKT (KW )                                           KDF         KT

           Perdable, volable                                                                        KFIDO            Perdable, volable

                                                                        REGISTER
                                        appparam=Hash(appid)                               Dérive           nonce
                         REGISTER

                                                  KH=nonce, HMACKFIDO (appparam, nonce)

                                                      ECDSA_privappid =HMACKFIDO (KH)
                         AUTHENTICATE

                                                                       AUTHENTICATE       Vérifie et
                                        appparam=Hash(appid) KH
                                                                                           Dérive

                                                      ECDSA_privappid =HMACKFIDO (KH)
15/21
U2F2 : sécurité matérielle
 Isolation cryptographique FIDO
                                                                                                 Carte à puce
                                                Plateforme WooKey

                                          KW HMACKT (KW )                                           KDF         KT

           Perdable, volable                                                                        KFIDO            Perdable, volable

                                                                        REGISTER
                                        appparam=Hash(appid)                               Dérive           nonce
                         REGISTER

                                                  KH=nonce, HMACKFIDO (appparam, nonce)

                                                      ECDSA_privappid =HMACKFIDO (KH)
                         AUTHENTICATE

                                                                       AUTHENTICATE       Vérifie et
                                        appparam=Hash(appid) KH
                                                                                           Dérive

                                                      ECDSA_privappid =HMACKFIDO (KH)
15/21
U2F2 : aides à l'utilisateur

               Authentification                                                                             Stockage SD
                                                        Compteur global                                        chiffré
                    forte
                                                                                                              intègre
                                    Userpresence limité
                                                                  “Désenregistrement” Services
                                  Authentification porteur

                  Isolation                                                                                    Écran
            Carte   à puce
             cryptographique                                                                                  tactile
                                  Sécurité matérielle        U2F2         Confusion Services
        Authentification
                    (FIDO)forte                                                  Disque USB chiffrant
        Applets open source
                                                                                     Écran tactile
          Certifiée ≥ EAL4+
                                                         Mise à jour   Device Firmware Upgrade (DFU) sécurisé
               Carte à puce           Open source           DFU        SécuritéDéfense
                                                                                logicielleen profondeur
                (Javacard)                               sécurisée                (microkernel, tâches)
                                                                            Microkernel
                                                                                            Isolation des
                                        WooKey                                Tâches
                                                                                               parsers
                                                                             Preuves

16/21
Identifier un compte

17/21
Identifier un compte

                        Service Gmail de Google
                              un service

17/21
Identifier un compte

                        Service Gmail de Google
                              un service
                                                         ’Bob’
                                                  un nom d’utilisateur

17/21
Identifier un compte

                        Service Gmail de Google
                              un service
                                                         ’Bob’
                                                  un nom d’utilisateur

                                                     une icône

17/21
Identifier un compte

                        Service Gmail de Google
                              un service
                                                         ’Bob’
                                                  un nom d’utilisateur

                                                     une icône

                                                          ’Gmail’
                                                  un nom reconnaissable

17/21
Identifier un compte

                            Service Gmail de Google
                                    un service
                                                                 ’Bob’
                                                          un nom d’utilisateur

                                                              une icône

                                                                  ’Gmail’
                                                          un nom reconnaissable

                                  des attributs
                        Service ’non sensible’, ’activé’, …

17/21
Identifier un compte

                                       Service Gmail de Google
                                               un service
                                                                            ’Bob’
                                                                     un nom d’utilisateur

                                                                         une icône

                      CTR=n                                                  ’Gmail’
                   un compteur                                       un nom reconnaissable
                 d’authentifications
                                             des attributs
                                   Service ’non sensible’, ’activé’, …

17/21
Identifier un compte

                                                        Service Gmail de Google
                                                                un service
                                                                                             ’Bob’
             Utilisation SD WooKey
                                                                                      un nom d’utilisateur
              Chiffrement intègre
             Slot dédié par service
        Enregistrements et suppressions

                                   du stockage …                                          une icône

                                         CTR=n                                                ’Gmail’
                                      un compteur                                     un nom reconnaissable
                                  d’authentifications
                                                              des attributs
                                                    Service ’non sensible’, ’activé’, …

17/21
U2F2 : cinématique du REGISTER

                                                                                                                                           HID
                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
                                                  Information utilisateur

                                                            REpGonse
                           ussêitoe

                                                                                                                               aps
                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
                                                  Information utilisateur

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                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
                                                  Information utilisateur

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                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
                                                  Information utilisateur

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                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
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                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
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                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
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                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
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                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
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                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
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                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
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                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
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                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

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                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
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                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
                                                  Mise   jour stockage

           Gmail
        Registered
          Unused                           Module Storage
         Hash(KH)
          CTR=0

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U2F2 : cinématique du REGISTER

                                                                                                                                           HID
                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
                                                  Information utilisateur

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                                                                                                                               aps
                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
                                                  Mise   jour stockage

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         Hash(KH)
          CTR=0

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U2F2 : cinématique du REGISTER

                                                                                                                                           HID
                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
                                                  Information utilisateur

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                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
                                                  Mise   jour stockage

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         Hash(KH)
          CTR=0

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U2F2 : cinématique du REGISTER

                                                                                                                                           HID
                                                                     ER
                                            Module PIN

                                                                    R IST

                                                                                                                                HIDulation
                                                                ISTE REG
                                   nKKHH

                                                                                                        DsUs
                                                                                                      DPU
                                                  Acquittement
                                                  Information utilisateur

                                                            REpGonse
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                                                                                                                               aps
                                                                                                F eAPA
                                                                                            fo2rg

                                                                                                                            USB
                     éremqi

                                                                                                                            enc
                                                            ré
                                                                            Module Parser                      Module USB

                                                                                            U
                                           Module FIDO
                                                                            (APDU, CBOR)                        (CTAPHID)

                                                  Accèsàstockage
                                                  Mise   jour stockage

           Gmail
        Registered
          Unused                           Module Storage
         Hash(KH)
          CTR=0

18/21
U2F2 : application de gestion des services sur PC

                        Application sur PC optionnelle
              Permet la personnalisation de nouveaux comptes
               Permet la suppression de comptes indésirables
        Nécessite le séquestre de la clef chiffrée de plateforme WooKey

19/21
Conclusion
        Apport du projet
           Analyse poussée de la sécurité du Token
           Pour des contextes et services sensibles
           Prise en compte de risques écartés ou peu considérés par FIDO
             1. Sécurité logicielle et matérielle forte
             2. Anti-confusion
             3. “Désenregistrement”
             4. Compteur local à chaque compte
           Fourniture d’un prototype fonctionnel
                Open source
                Open hardware (base WooKey)
                Tests de conformité U2F validés (de Yubico / Solokeys)

20/21
Conclusion

        Limitations et roadmap
           Nombre de comptes actifs simultanés limité à 8192
           FIDO 2.0 (CBOR) en cours d’implémentation
           Personnalisation des slots sur Token (GUI embarquée) en cours de finalisation

20/21
U2F2 :
Prévenir la Menace Fantôme sur FIDO/U2F
               SSTIC 2021

           Question ?
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