Synthesizing grammar of smart card commands

Ondřej Kuhejda

Bachelor's thesis

Abstract:

Zdrojové kódy aplikací chytrých karet většinou nejsou k dispozici; navíc jsme často nuceni studovat chování těchto karet pouze z jejich odpovědí na zaslané vstupy. Tato práce představuje mechanismus, pomocí kterého dokážeme objevit neznámé rozhraní aplikací na kartách za využití gramatické inference. A to i tehdy, nemáme-li předchozí znalosti o dané kartě. Díky tomuto postupu je nejen možné nalézt neznámá rozhraní, ale i najít slabá místa aplikací na zkoumané kartě. Porovnáním vygenerovaných gramatik s očekávaným výstupem jsme byli schopni odkrýt tři chyby v testovaných aplikacích; především však tato práce poukazuje na nový způsob testování karet.

Abstract:

Source codes of smart card applets are usually not available; moreover, there is often only black-box access to the smart card. This thesis presents a mechanism for the discovery of smart card interfaces by inferring grammars of APDU commands without prior knowledge about tested smart cards. The used method is shown to be effective not only for interface discovery but also for finding defects and vulnerabilities in tested applications. By comparing synthesized grammars with the expected output, three defects in open-source applets were uncovered. But most importantly, this work shows a novel approach to testing and analyzing smart cards.

Keywords

smart card, grammar induction, fuzzing, Java Card, black-box, software testing, reverse engineering

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 26. 6. 2020
• Supervisor: doc. RNDr. Petr Švenda, Ph.D.
• Reader: Mgr. Adam Janovský

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / field:
Applied Informatics / Applied Informatics