Side-channel-attack-101
- 2. . Kevin2600 . 专注无线电; 嵌入式设备安全研究 . 坚信黑客精神就是不断探索未知领域
- 3. 边信道的传说?
- 4. 边信道的传说? . Side-Channel 必须掌握很深的数学知识? . Side-Channel 必须使用昂贵的硬件设备? . Side-Channel 都有哪些实战中的运用？ . Side-Channel 作为小白该如何开始？
- 5. Contents: • 边信道的那点事 • 边信道案例 – EM Leaking • 边信道案例 – Timing Attack • 边信道案例 – Fault Injection Attack • 边信道案例 – Power Analysis & Glitch Attack
- 6. 边信道的那点事
- 7. 二战期间盟军的一名研究人员发现他的示波器经常有莫名 的噪音. 调查发现信号来源于隔壁房间的某台加密机. 在深 入研究后, 这名研究员成功地将被加密前的明文信息从噪 音中提取出来. 故事起源:
- 8. WHAT ? 边信道攻击是一种针对软件或硬件设计缺陷, 剑走偏锋的攻击方式 攻击途径通常采用被动式监听, 或通过特殊渠道发送隐蔽数据信号 攻击点不在暴力破解或算法分析, 而是通过功耗; 时序; 电磁泄漏等方 式达到破解目的. 在很多物理隔绝的环境中, 往往也能出奇制胜
- 9. WHY ? . Public key signature check . Bootloader 加固 (bootdelay = 0) . 屏蔽调试端口 UART; JTAG; SPI; I2C . 电子设备全部物理隔离 (Air Gapping)
- 10. HOW ? . 简单功耗分析 (Simple power analysis) . 差分功耗分析 (Differential power analysis) . 需要通过明文或密文触发加密机制运行 . 需要知道用何种加密方式 (AES128; RSA; 3DES) . 功耗数据提取必须在目标加解密的过程中
- 11. : 声波信号采集还原打印机原文 : 美国 NSA 电磁波监听 (TEMPEST) : 功耗分析破解南韩公交卡密钥系统 (3DES) : 功耗分析获取 Philipe Hue 智能灯系统密钥 (AES) : 通过测量分析电磁发射获取 GnuPG 密钥信息 (RSA) : 通过声波远程获取物理隔离网络中的数据 (Funtenna) 被动式:
- 12. : Xbox360 Glitch 攻击 (运行 unsigned code) : 智能网关 Hue NAND Glitch (得到 Root 权限) : 腾讯玄武激光发指令到二维码读取器 (Bad Barcode) : 浙江 & Michigan 大学通过声波干扰视频监控硬盘存储 : 以色列 Ben-Gurion 大学通过 USB 发送电磁信号 (USBee) : Osmo-fl2k 软件无线电发送 FM; GSM; UMTS 与 GPS 信号 主动式:
- 13. 边信道案例 – EM leaking
- 15. 电磁波 101 • 电磁波是电磁场的运动形态, 属于能量的一种 • 自身温度大于绝对零度物体, 都可以发射电磁波 • 电磁波应用广泛微波炉; 移动通信; 无线卫星通信 • 电子设备产生电磁波, 对无线电设备造成信号干扰
- 16. 视频演示
- 17. 电磁泄漏隐患 . 电子设备利用电磁波信号, 发射信息内容从而 泄漏机密 (Soft-Tempest) . 电子设备电磁信号可被解码并还原, 达到远程 监控目的 (Hard-Tempest) . 美国NSA 和北约组织制定安全标准, 要求对涉 密设备进行电磁屏蔽, 并严格限制泄漏电磁辐 射的强度
- 18. 视频演示
- 19. 电磁信号分析 . Tel Aviv 大学科研人员通过测量分析电磁发 射获取 GnuPG 密钥信息 . 电磁波可通过H探头和便宜的软件无线电 设备远程获取 . 芯片解密过程中执行的计算量不同, 所需电 量也不同 . 芯片01转换产生电磁波从空气中泄漏, 其 中包含密钥指纹信息
- 20. 电磁注入 . EMP-Jammer 高能电磁场发射器 (危险!!!) . 瞬间大量电流通过导体将产生高能电磁场 . 电磁注入将造成电子设备故障或意外惊喜 ;) . 将设备放入塑料袋或铝箔包裹可防止电磁攻击
- 21. 视频演示
- 22. 边信道案例 – Timing Attack
- 23. 密码比对
- 24. 时序攻击 . 仅需普通示波仪即可完成攻击 . 密码位输错给予相对反应 (LED 灯亮） . 不安全的函数 memcmp() (单字节比对) . 密码位比对的时间越久, 猜中可能性越大 . 降低猜测空间 (6*6*6*6*6*6 = 46656 ) --> (6+6+6+6+6+6 = 36)
- 25. 时序攻击
- 26. 视频演示
- 27. 边信道案例 – Fault Injection
- 28. Got Root?
- 29. 网关 (WinkHub) . 物联网设备网关 WinkHub (ARM; RAM; NAND) . 完美的将不同产品连接在一起 (GE; Nest; Dropcam; Philips) . 支持 Zwave (915Mhz); RF (433Mhz); WIFI/Bluetooth/Zigbee (2.4G)
- 30. 已被厂家打了补丁 :( 通过网页对其进行访问 (set_dev_value.php) curl “192.168.01/set_dev_value.php” -d “nodeId=a&attrId=; uname -a;” Got Root ?
- 31. . NAND Flash 通常存储固件; Bootloader; 内 核以及root files . 使用数据线在系统启动, 读取 NAND 内核 信息瞬间, 短接 I/O pin 以达到数据阻断目的 . 在正确的时间点, 阻止 Bootloader 读取正 确的内核数据从而进入 shell 模式 NAND-Glitch
- 32. Got Root !
- 33. 视频演示
- 34. 网关 (Philips Hue) . 飞利浦 Hue 系列智能家居灯控解决方案 . 采用 Zigbee 作为 Hue 与灯泡的无线通讯协议 . 案例 1: Hue 网关可通过 NAND Glitch 方式 Rooting . 案例 2: 通过功耗分析提取硬编码 AES 密钥, 绕过固件升级认证
- 35. Got Root ! . setenv bootdelay 3 . setenv security '$1$3vGNd7Q3$ISqFeo1VkmQV6nyriUV0V/' . saveenv & reset . HUE 默认 bootdelay 为 0, 且 root 哈希值都不同 . 在 U-Boot 启动读取内核信息瞬间短接 NAND SPI
- 36. 视频演示
- 37. 边信道案例 – Power Analysis & Glitch Attack
- 38. SPA - 简单功耗分析 . 1998年 Paul Kocher 等将功耗分析带入民众视野 . 处理器运行不同指令在功耗需求上也不近相同 . 寻找目标设备在特定时刻 (解密) 功耗图形的差异 . 安全 Bootloader-TinySafeBoot (密码错误 -->无限循环) . RSA 进行平方和乘法运算时的功耗表现可被识别
- 39. DPA - 差分功耗分析 目标设备 测量方法 测量结果
- 40. DPA - 差分功耗分析
- 41. DPA - 差分功耗分析
- 42. DPA - 差分功耗分析
- 43. DPA - 差分功耗分析 AES-128
- 44. DPA - 差分功耗分析
- 45. Glitch - 毛刺注入 . Glitch 注入目的在于改变目标设备的设计初衷 . 通过打乱程序的正常流程, 绕过密码安全认证机制 . 使用EM; 激光; 热能; 噪音; 时钟; 电压等作为注⼊源 . 精确的Glitch注入时间点至关重要 (手动; SAD; 模式) . Glitch 结果具有不可预测性, 错误可能导致设备 Reset
- 48. 视频演示
- 49. ChipWhisperer-Lite . 由 Colin O'Flynn 设计制作, 学习 SCA 功耗分析 和毛刺注入神器 . 基于Python 跨平台开源软硬件项目 (Windows; Linux; MacOS) . 可用于时序或电压毛刺注入攻击测试, 产生 <2nS 的脉冲信号 . 通过 DPA 差分功耗分析破解诸如 RSA; AES; 3DES 等加密算法
- 50. 总结: • Kein System ist Sicher: 100% 安全的系统并不存在 • 剑走偏锋的边信道攻击威力无比, 硬件安全必备技能 • 无论多完美的加密算法, 实施过程中的百密⼀疏, 就会 导致系统安全完全崩溃 @Kevin2600
- 51. 问题 ?