Аппаратная закладка на шину данных. Виды закладок
Давным-давно, когда персональные компьютеры закупались за границей партиями из нескольких сотен штук, а не миллионными "тиражами", под эгидой одного из ведомств КГБ были организованы небольшие коммерческие конторки для "поиска закладок". Сейчас мы все прекрасно понимаем, что это был один из честных способов отъёма денег, ибо на том уровне обеспечения и организации найти можно было всё что угодно, но только не закладку в составе чипов. Но крупным покупателям из числа госконтор и предприятий всё равно деваться было некуда. Платили.
реклама
Сегодня компания Intel даже не скрывает, что в процессорах и чипсетах современных компьютерных платформ встроены инструменты для удалённого управления ПК. Широко разрекламированная технология Intel Active Management Technology (AMT) должна помочь упростить удалённое обслуживание системы - диагностику и восстановление - без участия пользователя. Но никто не застрахован, что воспользоваться правами администратора AMT можно также в зловредных целях и, как выясняется, там не просто закладка, там целая "закладище".Согласно публикации специалиста по безопасности Дэмиена Заммита (Damien Zammit), в современных чипсетах Intel существует встроенный локальный и изолированный от других блоков чип-микроконтроллер Intel Management Engine (Intel ME). Это решение со своей прошивкой, недоступной для изучения сторонними средствами и с правами полного контроля над процессором, памятью и системой в целом. Причём контроллер может работать с выключенным ПК, лишь бы питание подавалось на память. Само собой, операционная система и утилиты ни сном, ни духом не будут знать о деятельности контроллера и не будут бить тревогу во время его работы с системой и данными.
Поиск электронных устройств перехвата информации с использованием индикаторов электромагнитного поля
КУРСОВАЯ РАБОТА
Специальность «10.02.01 Организация и технология защиты информации»
Выполнил: Шевченко Константин Павлович
студент группы № 342
_______________/_____________/
подпись Ф.И.О.
«____» ___________2016 г.
Проверил:
Преподаватель
_______________/С.В. Лутовинов/
подпись Ф.И.О.
«____» ___________2016 г.
Томск 2016 г.
Введение. 3
Виды закладок. 4
Акустические закладки . 4
Телефонные закладки . 7
Аппаратные закладки . 8
Индикаторы электромагнитного поля. 10
Радиочастотомеров. 13
Сканерные приемники и анализаторы спектра. 14
Программно-аппаратные и специальные комплексы контроля. 16
Система обнаружения излучений. 17
Средства контроля проводных линий. 18
Нелинейные локаторы и металлоискатели. 20
Обнаружение закладок. 21
Заключение. 22
Литература. 23
Введение
Информация давно перестала быть личной. Она приобрела ощутимую стоимостный вес, который четко определяется реальной прибылью, получаемой при ее использовании, или размерами ущерба, с разной степенью вероятности наносимого владельцу информации. Однако создание информации порождает целый ряд сложных проблем. Одной из таких проблем является надежное обеспечение сохранности и установленного статуса информации, циркулирующей и обрабатываемой в информационно-вычислительных системах и сетях. Данная проблема вошла в обиход под названием проблемы защиты информации.
Специальная проверка - это комплекс инженерно-технических мероприятий, проводимых с использованием контрольно-измерительной аппаратуры, в том числе и специализированных технических средств, направленных на исключение перехвата технической информации, содержащей сведения, составляющие государственную тайну, личные, с помощью внедренных в защищаемые технические средства и изделия специальных электронных закладочных устройств.
Цель курсовой работы: познакомиться с основами и средствами поиска электронных устройств перехвата информации с использованием индикаторов электромагнитного поля в теории и практике.
Виды закладок
Акустические закладки - это специальные миниатюрные электронные устройства перехвата акустической (речевой) информации, скрытно устанавливаемые в помещениях или машинах. Перехватываемая акустическими закладками информация может передаваться по радио или оптическому каналу, по электросети переменного тока, по телефонной линии, а также по металлоконструкциям зданий, трубам систем отопления и водоснабжения и т.д.
Рис. 1. Акустическая радиозакладка
Наиболее широко используются акустические закладки, передающие информацию по радиоканалу. Такие устройства часто называют радиозакладками. В зависимости от среды распространения акустических колебаний, радиозакладки, подразделится на акустические радиозакладки и радиостетоскопы .
Акустические радиозакладки предназначены для перехвата акустических сигналов по прямому акустическому (воздушному) каналу утечки информации. Чувствительным элементом в них является, как правило, электретный микрофон.
Рис. 2. Радиостетоскоп
Радиостетоскоп предназначен для перехвата акустических сигналов, распространяющихся по виброакустическому (стены, потолки, полы, трубы водоснабжения, отопления, вентиляции и т.п.) каналу утечки. В качестве чувствительных элементов в них обычно используются пьезомикрофоны или датчики акселерометрического типа. С целью увеличения времени работы эти акустические закладки могут оборудоваться системами управления включением радиопередатчика от голоса, а также системами дистанционного управления. Для приема информации, передаваемой радиозакладками и радиостетоскопами, применяются сканерные приемники и программно-аппаратные комплексы контроля.
Кроме закладок, осуществляющих передачу информации по радиоканалу, существуют закладки, в которых для передачи информации применяются линии электропитания сети 220 В. Такие акустические закладки называются сетевыми . Для перехвата информации, передаваемой сетевыми закладками, используются специальные приемники, подключаемые к силовой сети в пределах здания.
На практике возможно также применение акустических закладок, осуществляющих передачу информации по линиям систем охранной и пожарной сигнализации, а также телефонным линиям. Наиболее простым устройством, осуществляющим передачу информации по телефонной линии, является так называемое устройство «телефонное ухо» (рис.3).
Рис. 3. Телефонное ухо ТУ-2
Телефонные закладки предназначены для подслушивания информации, передаваемой по телефонным линиям связи. Обычно выполняются в виде отдельного модуля или маскируются под элементы телефонного аппарата, телефонный штекер или розетку.
Для перехвата информации в таких закладках используются два способа: контактный и бесконтактный способы. При контактном способе информация снимается путем непосредственного подключения к контролируемой линии. При бесконтактном способе съем информации осуществляется с помощью миниатюрного индукционного датчика, что исключает возможность установления факта подслушивания информации.
Передача информации с помощью телефонной закладки начинается в момент поднятия трубки абонентом.
Рис. 4. Телефонная закладка
Аппаратные закладки - это электронные устройства, незаконно и скрытно установленные в технические средства обработки и передачи информации (ЭВМ) с целью обеспечить в нужный момент времени утечку информации, нарушение ее целостности или блокирование. Выполнены в виде стандартных модулей, используемых в ЭВМ, с небольшими доработками. Как правило размещаются в ЭВМ при осуществлении сборки ЭВМ по заказу интересующего предприятия, а также при устранении неисправностей или доработках, проводимых в период сервисного или гарантийного обслуживания.
Рис. 5. Аппаратная закладка
С помощью аппаратных закладок возможен перехват данных, например, данные ввода-вывода персонального компьютера: изображение монитора; данные, вводимые с клавиатуры, отправленные на принтер, записываемые на внутренние и внешние носители.
Помимо акустических, телефонных и аппаратных закладок для несанкционированного съема информации могут быть использованы портативные устройства видеозаписи.
Трансляция с видеокамер может быть непосредственно записана на видеомагнитофон, либо передана по радиоканалу с использованиемс использованием специальных передатчиков. Если помимо видеоизображения требуется передача звука, то совместно с видеокамерой устанавливается микрофон. Как правило, передатчики видеоизображения выполняются в виде отдельного блока, при этом имея небольшие размеры и вес. Но нередки случаи, когда они конструкционно объединяются с телевизионными камерами (рис 5).
Рис. 6. Видеопередатчик
Питание видеокамер и передатчиков осуществляться либо от встроенных аккумуляторов, при этом время работы, как правило, не превышает несколько часов, либо от электросети 220 В, при этом время их работы практически не ограничено.
Множество информационных систем работают исходят из того, что аппаратное обеспечение не приносит никаких угроз. При таком раскладе даже не проводятся начальные и регулярные проверки. Закладка — логическое /аппаратное устройство, которое реализует определенные недокументированные функции обычно в ущерб пользователю определенной информационной системы. Закладка может сохранять или передавать данные о системе.
Не все предприятия имеют необходимых специалистов, которые способны выявить аппаратные закладки. Для первоначальной уверенности в отсутствии таких закладок на новом оборудовании придется доверится прилагающимся сертификатам поставщика. Для повышения доверия к такому оборудования можно приглашать специалистов для полной или выборочной проверки оборудования.
Реализация регулярной проверки возможно разными способами, все зависит от требований конкретного класса информации или методов работы с ней. Методы проверки могут быть следующими:
- Периодическая проверка оборудования приглашенными специалистами определенных уполномоченных структур
- Анализ серийных номеров оборудования
- Автоматизированная инвентаризация компонентов аппаратного оборудования в информационной сфере предприятия
- Опечатывания разных частей корпусов оборудования с регулярной проверкой целостности
В критических зонах можно реализовывать оборудования для постоянного мониторинга, или же подавления разных сигналов передачи извне предприятия. К таким средствам относят: радиоэфир, сети проводной передачи информации, сети питания, инфракрасный диапазон, звуковой фон.
В таком вопросе важным критерием механизма реализации безопасности является обучения пользователей, которые должны при любом подозрении оповещать службу безопасности предприятия. Такие методы работы с пользователями называют .
Обеспокоенность тем, что при достаточном техническом уровне противника существует опасность выполнения им скрытой модификации любого чипа. Изменённый чип станет работать в критических узлах, а внедрённый «троянский конь» или «аппаратная закладка» будут оставаться незамеченными, подрывая обороноспособность страны на самом фундаментальном уровне. Долгое время такая угроза оставалась гипотетической, однако международная группа исследователей недавно смогла реализовать её на физическом уровне.
Георг Беккер (Georg T. Becker) из университета штата Массачусетс вместе с коллегами из Швейцарии и Германии в рамках доказательства концепции создал две версии «трояна аппаратного уровня», нарушающего работу генератора (псевдо)случайных чисел (ГПСЧ) в криптографическом блоке процессоров Intel архитектуры Ivy Bridge. Создаваемые с помощью изменённого ГПСЧ криптографические ключи для любой системы шифрования окажутся легко предсказуемыми.
Наличие аппаратной закладки никак не определяется ни специально разработанными для этого встроенными тестами, ни при внешнем осмотре процессора. Как же такое могло произойти? Для ответа на этот вопрос необходимо вернуться к истории появления аппаратного ГПСЧ и ознакомиться с базовыми принципами его работы.
При создании криптографических систем требуется устранить возможность быстрого подбора ключей. Их длина и мера непредсказуемости непосредственно влияют на число вариантов, которые пришлось бы перебрать атакующей стороне. Длину можно задать прямо, а вот добиться уникальности вариантов ключей и их равной вероятности гораздо сложнее. Для этого во время создания ключей используют случайные числа.
В настоящее время принято считать, что за счёт только программных алгоритмов нельзя получить истинно случайный поток чисел с их равномерным хаотическим распределением по всему указанному множеству. Они всегда будут иметь большую частоту встречаемости в каких-то частях диапазона и оставаться до некоторой степени предсказуемыми. Поэтому большинство применяемых на практике генераторов чисел следует воспринимать как псевдослучайные. Они редко оказываются достаточно надёжными в криптографическом смысле.
Для снижения эффекта предсказуемости любому генератору чисел требуется надёжный источник случайного начального заполнения — random seed. Обычно в качестве него используются результаты измерений каких-то хаотических физических процессов. Например, флуктуации интенсивности световых колебаний или регистрация радиочастотного шума. Такой элемент случайности (да и весь аппаратный ГПСЧ) было бы технически удобно использовать в компактном варианте, а в идеале — сделать встроенным.
Компания Intel встраивает генераторы (псевдо)случайных чисел в свои чипы начиная с конца девяностых. Раньше их природа была аналоговой. Случайные значения на выходе получались за счёт влияния трудно прогнозируемых физических процессов — тепловых шумов и электромагнитных помех. Аналоговые генераторы было сравнительно просто реализовать в виде отдельных блоков, но трудно интегрировать в новые схемы. По мере уменьшения технологического процесса требовались новые и длительные этапы калибровки. К тому же закономерное снижение напряжение питания ухудшало соотношение сигнал/шум в таких системах. ГПСЧ работали постоянно и потребляли значительное количество энергии, а скорость их работы оставляла желать лучшего. Эти недостатки накладывали ограничения на возможные сферы применения.
Идея генератора (псевдо)случайных чисел с полностью цифровой природой долгое время казалась странной, если не абсурдной. Ведь состояние любой цифровой схемы всегда жёстко детерминировано и предсказуемо. Как внести в неё необходимый элемент случайности, если нет аналоговых компонентов?
Попытки получить желанный хаос на базе только цифровых элементов предпринимались инженерами Intel с 2008 года и увенчались успехом через пару лет изысканий. Работа была представлена в 2010 году на летнем симпозиуме VLSI в Гонолулу и произвела маленькую революцию в современной криптографии. Впервые полностью цифровой, быстрый и энергоэффективный ГПСЧ был реализован в серийно выпускаемых процессорах общего назначения.
Его первое рабочее название было Bull Mountain. Затем его переименовали в Secure Key. Этот криптографический блок состоит из трёх базовых модулей. Первый генерирует поток случайных битов с относительно медленной скоростью — 3 Гбит/с. Второй оценивает их дисперсию и объединяет в блоки по 256 бит, которые используются как источники случайного начального заполнения. После ряда математических процедур в третьем блоке с более высокой скоростью генерируется поток случайных чисел длиной 128 бит. На их основе с помощью новой инструкции RdRand при необходимости создаются и помещаются в специально отведённый регистр случайные числа требуемой длины: 16, 32 или 64 бита, которые в итоге и передаются запросившей их программе.
Ошибки в генераторах (псевдо)случайных чисел и их злонамеренные модификации причиной утраты доверия к популярным криптографическим продуктам и самой процедуре их сертификации.
По причине исключительной важности ГПСЧ для любой криптографической системы в Secure Key были встроены тесты для проверки качества генерируемых случайных чисел, а для сертификации привлекли ведущие экспертные группы. Весь блок соответствует критериям стандартов ANSI X9.82 и NIST SP 800-90. Вдобавок он сертифицирован на уровень 2 в соответствии с требованиями NIST FIPS 140-2.
До сих пор большинство работ об аппаратных троянах носило гипотетический характер. Исследователями предлагались добавочные конструкции из небольших логических цепей, которые следовало каким-то образом добавить в существующие чипы. Например, Сэмюэл Талмадж Кинг (Samuel Talmadge King) с соавторами представил на конференции LEET-08 вариант такого аппаратного трояна для центрального процессора, который предоставлял бы полный контроль над системой удалённому атакующему. Просто отправив сконфигурированный определённым образом UDP-пакет, можно было бы сделать любые изменения на таком компьютере и получить неограниченный доступ к его памяти. Однако дополнительные логические цепи сравнительно просто определить при микроскопии, не говоря уже о специализированных методах поиска таких модификаций. Группа Беккера пошла другим путём:
Вместо того чтобы подключать к чипу дополнительную схему, мы внедрили наши закладки аппаратного уровня, просто изменив работу некоторых уже имеющихся в нём микротранзисторов. После ряда попыток нам удалось выборочно изменить полярность допанта и внести желаемые модификации в работу всего криптографического блока. Поэтому наше семейство троянов оказалось стойко к большинству методов обнаружения, включая сканирующую микроскопию и сравнение с эталонными чипами».
В результате проделанной работы вместо уникальных чисел длиной 128 бит третий блок Secure Key стал накапливать последовательности, в которых различались только 32 бита. Создаваемые на основе таких псевдослучайных чисел криптографические ключи обладают очень высокой предсказуемостью и могут быть вскрыты в течение нескольких минут на обычном домашнем компьютере.
Лежащее в основе аппаратной закладки выборочное изменение удельной электрической проводимости было реализовано в двух вариантах:
- цифровая пост-обработка сигналов от Intel Secure Key;
- использование на побочном канале по методу табличной битовой подстановки (Substitution-box).
Последний метод более универсален и может применяться с небольшими изменениями на других чипах.
Возможность использовать встроенный ГПСЧ через инструкцию RdRand впервые появилась в процессорах Intel архитектуры Ivy Bridge. Компания Intel написала подробные руководства для программистов. В них рассказано о методах оптимальной реализации криптографических алгоритмов и даётся ссылка на описание принципов работы Secure Key. Долгое время усилия экспертов по безопасности были направлены на поиск уязвимостей в программной части. Пожалуй, впервые скрытое вмешательство на аппаратном уровне оказалось куда более опасной и вполне реализуемой на практике технологией.
Если вкратце, то в ней утверждается следующее (далее по тексту мой субъективный вольный пересказ).
Якобы крупные корпорации по всему миру, включая Apple, Amazon и иже с ними, много лет заказывали у SuperMicro дорогие топовые серваки. Последняя о**ела от таких объёмов заказов, её собственные фабрики перестали справляться. Тогда она отдала производство какого-то количества материнских плат своим китайским субподрядчикам.
К этим самым субподрядчикам пришли китайские же вежливые люди и сделали им предложение, от которого невозможно отказаться. Мол, давайте, ребята, вы по нашей просьбе дополнительно установите на выпускаемые вами матплаты ещё один ма-а-а-а-аленький такой недокументированный чип. Если сделаете — занесём вам дополнительную денюжку, а не сделаете — загнобим ваш бизнес разными проверками. В итоге "модифицированные" таким образом материнские платы разошлись по всему миру, а какая-то их часть попала в том числе в крупные американские компании первого эшелона, банки, правительственные учреждения.
Прошло какое-то время. Одно из подразделений Amazon-а, некая компания под названием "Elements" озаботилась безопасностью разработанных ей решений в области массовой обработки видеопотоков. В числе прочего они заказали аудит безопасности аппаратной части некой канадской фирмочке. И вот тут-то и обнаружились искусно спрятанные имплантированные в матплаты недокументированные чипы. Которые, типа, не так-то просто обнаружить. Потому что во-первых, очень маленькие и серенькие. Во-вторых, маскируются под обычные распаечные муфты или чип-конденсаторы. В третьих, в последних ревизиях их начали прятать прямо в толщу текстолита, так что видно их только на рентгеновских снимках.
Если верить тексту, то посредством вшитого микрокода шпионский чип через BMC-модуль периодически "пингует" одного из своих анонимных "кукловодов", от которых получает дальнейшие инструкции к действию. И якобы даже оный супостат умеет скачивать "откуда надо" некий код, который потом инжектируется прямо в выполняющееся ядро операционной системы либо в код приложений.
Ну и далее следуют разглагольствования о том, насколько это большая дырка в безопасности, какие козлы эти китайцы, какова их дерзость и наглость, все мужики козлы никому нельзя верить, "теперь мы все умрём" и вот это всё. Интересные с технической точки зрения рассуждения на этом заканчиваются.
Я вообще большой скептик по жизни. Не отрицая гениальности китайцев, некоторые моменты лично мне представляются всё-таки весьма малореалистичными. Взять вот так вот просто, втихаря от инженеров и руководства, и внести изменения в конструкцию материнской платы на уровне завода-изготовителя, не нарушив её работоспособности? А если с ведома руководства, то как тогда его замотивировали подставить под такой серьёзный репутационный риск весь столь крупный бизнес? Инжектировать свой код в работу операционной системы и приложений? Ну с виндой ещё ладно, со скрипом готов поверить. Но в Linux, где заранее не знаешь кто и как его собирал? Проявлять беспалевную сетевую активность? Которую при желании можно и обнаружить, и отфильтровать. Не говоря уже о том, что нормальные админы никогда не выставляют BMC-шки "светить голой жопой в интернет", а хорошие админы вообще выкидывают их в отдельный VLAN без возможности доступа куда-либо.
Ну и опять же, в последнее время у американцев прогрессирует какая-то лютая шпиономания и паранойя. Да и с Китаем они тоже чё-то решили поссориться. Так что объективность и непредвзятость оригинальной статьи находится под большим вопросом. С другой стороны, я не очень хорошо понимаю, откуда они в принципе берут такие красивые сюжеты. Ещё в 2011-м году бульварный журнал "Ксакеп" писал про те же самые китайские закладки на уровне микрокода во флешке BMC. Та статья тоже попахивает параноидальным бредом, но ведь дыма без огня не бывает. Или бывает?
В общем, делитесь своим мнением в комментах. Особенно интересно услышать тов. kvazimoda24 на тему возможности интеграции каких-то шпионских микросхем в толщу текстолита.
