Перейти к публикации
Jeff

Исследователям удалось похитить данные с компьютера через вентилятор

Оцените эту тему

Рекомендованные сообщения

Исследователи из Университета имени Бен-Гуриона нашли способ кражи данных с помощью вентилятора. Созданная ими шпионская программа Fansmitter умеет использовать систему охлаждения компьютера для передачи на расположенный рядом смартфон небольших объемов информации с помощью звука.

Установив на компьютер свое приложение, исследователям удалось динамически менять скорость вращения вентилятора системы охлаждения в зависимости от передаваемых данных. Полученную информацию можно считать обычным микрофоном смартфона на расстоянии до нескольких метров. 

Несмотря на то, что у этого способа небольшая скорость передачи данных – до 900 бит в час – и ограниченный радиус применения (до восьми метров), Fansmitter позволяет красть информацию даже с изолированных устройств, не имеющих выхода в интернет.

Для взлома достаточно лишь наличия вентилятора в устройстве, а он есть практически у всех компьютеров, в том числе используемых военными, на атомных электростанциях и других стратегически важных объектах.

 

 

Сколько информации можно передать через вентилятор CPU

15 бит в минуту


3fe31bacf7824310af34edfb6c5cd6d9.jpg

Съём информации с изолированного компьютера, который не подключен к сети (air-gapped), представляет сложную, но интересную задачу. За последние десять лет разработано несколько способов такой эксфильтрации данных: например, запись электромагнитного излучения видеокарты и различных компонентов на материнской плате [1], [2], [3], [4], распознавание нажатий клавиш по звуку, съём информации по оптическому [5] и термальному [6] каналам, передача аудиосигнала через динамики в слышимом и неслышимом диапазонах частот [7], [8], [9], радиопередача с монитора на AM-радиоприёмник [10] и другие.

Но никому прежде не приходила в голову передавать поток информации, изменяя скорость вращения вентилятора. А ведь это кажется тривиальной идеей.

Вредоносную программную систему под названием Fansmitter разработали Андрей Дайдакулов, Иосеф Солевич, Юваль Еловичи и Мордехай Гури и из научно-исследовательского центра компьютерной безопасности в университете имени Бен-Гуриона.

Съём информации через вентилятор компьютера имеет одно главное преимущество — такой вентилятор имеется в каждом настольном компьютере. Правда, он отсутствует в некоторых современных моделях ноутбуков, но такие гаджеты пока редкость на ядерных объектах и других защищённых объектах в России и за рубежом. Там обычно установлены самые простые и надёжные персональные компьютеры со стандартным системным блоком.

52bec675c1bf4a3383d57fc1b947b8b4.jpg

Таким образом, вредоносная программа Fansmitter будет работать практически на любом ПК, даже если у него отсутствуют колонки и микрофон (audio-gap). Кроме того, звуковая система может быть отключена на уровне BIOS, чтобы предотвратить случайное или умышленное подключение внешних колонок к звуковому разъёму. Отключение аудиосистемы очень эффективно против обычной акустической эксфильтрации данных. Но только не против Fansmitter. В данном случае акустическая эксфильтрация не задействуют звуковую подсистему компьютера.

Передача сигнала происходит через изменение скорости вращения вентиляторов на процессоре. С изменением скорости вращения изменяются также звуковые характеристики. Информация регистрируется удалённым микрофоном на расстоянии несколько метров, например, обычным телефоном.

1952b92de62a4b59b019008c9d33132d.jpg

Если классифицировать различные методы эксфильтрации данных с изолированного компьютера, то Fansmitter представляет собой пятый класс таких методов, наряду с электромагнитным излучением, оптическим съёмом (по светодиодам), термальным и акустическим.

Для успешной атаки Fansmitter требуется инфицировать непосредственно компьютер жертвы и мобильный телефон. Если с телефоном не возникнет никаких проблем, то вот установить вредоносную программу на изолированный ПК — это самая сложная часть гипотетической атаки. Разумеется, исследователи не уделяют внимания практическим методам установки зловреда на изолированный ПК, а только рассказывают о технической части задачи, то есть непосредственно о методах кодирования декодирования цифровых данных через шум вентиляторов.

На современных компьютерах управление вентиляторами процессора и системного блока осуществляется обычно через четырёхконтактный кабель. Назначение каждого контакта показано в таблице.
 
Контакт Обозначение Функция
1 (красный) GROUND Земля
2 (чёрный) 12 V Питание 12 вольт
3 (чёрный) FAN_TACH Исходящий сигнал о скорости вращения вентилятора
4 (жёлтый) FAN_CONTROL Входящий сигнал для указания скорости вращения вентилятора

Как видим, третий кабель постоянно передаёт на материнскую плату сигнал о скорости вращения вентилятора. Четвёртый кабель передаёт указания изменить скорость вращения с помощью сигнала pulse-width modulation signal (PWM) [11]. В старых компьютерах четвёртый кабель отсутствует и скорость вращения вентилятора не регулируется.

Изменение скорости вращения вентилятора осуществляется автоматически или вручную. В последнем случае это делается через BIOS или средствами операционной системы. Есть несколько проприетарных и открытых программ для управления и измерения скорости вращения вентилятора на различных материнских платах под Windows, Linux и macOS [12] [13] [14].

Известно, что с увеличением скорости вращения вентилятора возрастает его громкость (акустический шум). На диаграмме показан график воспринимаемой громкости вентилятора процессора при изменении скорости вращения с 1000 до 4500 RPM и обратно, с расстояния 1 метр (вверху) и 4 метра (внизу). В обоих случаях звук записан микрофоном мобильного телефона.

c4761e6cf7284e44b7580b9163cfa091.png

Громкость может изменяться для различных моделей вентиляторов, но базовая тенденция остаётся неизменной: чем быстрее вращается вентилятор — тем сильнее шум.

Кроме того, с изменением скорости вращения меняется также высота звука — Blade pass frequency (BPF).

BPF (в герцах) измеряется умножением количества лопастей (n) на скорость вращения R в оборотах в минуту (RPM), так что

BPF = n * R/60

На графике показан типичный спектр шума вентилятора примерно на 1000 RPM.

fb8490efcc234d87ab6e5ea57dcfb2ea.png

Для анализа звукового сигнала частоту дискретизации для простоты уменьшали с 44,1 кГц до 2 кГц и фильтровали сигнал в нужных диапазонах BPF. Таким образом получилось составить таблицу, какая скорость вращения соответствует какому BPF, например, для семилопастного вентилятора (в таблице).
 
R (RPM) BPF (Гц)
1000-1600 116-187
1600-3000 187-350
2000-2500 233-292
4000-4500 466-525

К сожалению, частоты в районах 100-600 Гц различимы человеческим ухом, так что жертва атаки может на слух уловить изменение частоты. Авторы научной работы рекомендуют использовать несколько методов для маскировки атаки: 1) проводить её в такое время, когда минимальна вероятность присутствия рядом человека; 2) использовать максимально низкие частоты 140-170 Гц; 3) использовать близкие диапазоны частот, с разницей не более 100 Гц между 0 и 1.

Для модуляции сигнала исследователи использовали два метода: амплитудная модуляция (Amplitude Shift Keying, ASK) и частотная модуляция Frequency Shift Keying (FSK). Первый метод более универсальный и подходит почти ко всем вентиляторам, а второй метод более устойчив к окружающему шуму. В обоих случаях значения 0 и 1 передаются изменением скорости вращения вентилятора, но изменяемым параметром несущего сигнала является в первом случае его амплитуда, а во втором случае — частота несущего колебания.

На диаграммах внизу показана разница в регистрируемом сигнале, который передаётся методом амплитудной модуляции (вверху) и частотной модуляции (внизу). В обоих случаях передаётся сигнал 101010 с временным фреймом 5 секунд при изменении скорости вращения вентилятора между 1000 RPM и 1600 RPM. В первом случае передача осуществлялась в течение 60 секунд, во втором случае — 150 секунд.

f38dfb8934c84e06828d7a5dbd9dcf13.png
Амплитудная модуляция

55c9031134944a8a961ded2663569198.png
Частотная модуляция

Исследователи предлагают использовать метод динамической синхронизации при передаче данных, чтобы устранить ошибки, когда приёмник и передатчик изменяют своё местоположение друг относительно друга во время передачи. При динамической синхронизации перед каждым 12-битным фреймом полезных данных передаётся 4-битный контрольный фрейм.

Разработанный метод эксфильтрации данных исследователи проверили на компьютере Dell OptiPlex 9020 с материнской платой Intel Core i7-4790 и чипсетом Intel Q87 (Lynx Point). Как уже упоминалось, метод универсальный и его можно использовать с компьютерами разных моделей.

В качестве приёмника сигнала использовался мобильный телефон Samsung Galaxy S4 (I9500).

Эксперимент проводился в лаборатории со стандартным уровнем окружающего шума, где работало ещё несколько посторонних компьютеров и система воздушного кондиционирования.

Эксперимент показал, что скорость передачи данных через вентилятор сильно зависит от отношения сигнала к шуму (SNR). Чем сильнее окружающий шум по отношению к полезному сигналу — тем ниже скорость передачи.

Вот как выглядит передача полезной нагрузки в виде последовательности битов 01010101 с разными параметрами передачи и на разном расстоянии между приёмником и передатчиком.

Расстояние 1 метр, скорость вращения вентилятора 1000-1600 RPM, метод модуляции B-FSK. Эффективная скорость передачи составляет 3 бита в минуту
6ed859d6e2d04752a5b75e1309495857.png

Расстояние 1 метр, скорость вращения вентилятора 4000-4250 RPM, метод модуляции B-FSK. Эффективная скорость передачи составляет 15 бит в минуту
cc7f25a563a1409580924d312dc86565.png

Расстояние 4 метра, скорость вращения вентилятора 2000-2500 RPM, метод модуляции B-FSK. Эффективная скорость передачи составляет 10 бит в минуту
f4f66185644e46a9b659a1ef73f79515.png

В эксперименте удалось записать и расшифровать сигнал с мобильного телефона на расстоянии до 8 метров. Конечно, уровень SNR будет значительно выше, если использовать направленные микрофоны и другое специализированное оборудование.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

По-моему, чисто "академическая" разработка. Навряд ли найдет практическое применение.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у Вас есть аккаунт, войдите.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.


Пользовательский поиск

Яндекс.Погода

Город Московский на карте






×
×
  • Создать...