劍走偏鋒側(cè)信道，黑客的最后一把“門鑰匙”

高明的側(cè)信道攻擊，其攻擊方式時常讓防守方摸不著頭腦，就好像《名偵探柯南》中描述的各種離奇古怪的案件。

如果你是“柯迷”，想必定會回憶起劇集中幾起經(jīng)典的密室殺人案件，兇手往往不用踏入寢室半步，甚至不用任何兇器就可以至被害者于死地。

《名偵探柯南》198話“詛咒假面的冷笑”

側(cè)信道攻擊亦是如此，其方式往往不是植入病毒或者強行攻入系統(tǒng)，而更多的是通過旁敲側(cè)擊的方式達成目的，正因如此側(cè)信道攻擊種類繁多且神出鬼沒。

不久前舉辦的KCon大會上，來自銀基安全的KEVIN2600分享了對側(cè)信道攻擊的相關研究成果。

側(cè)信道，黑客的最后一把“門鑰匙”

隨著廠家安全意識的提高，嵌入式系統(tǒng)（比如POS機、比特幣硬件錢包）本身的安全保障已經(jīng)趨于完善。這種情況下，側(cè)信道將成為黑客攻擊的最后一把“門鑰匙”。

相比其他攻擊手段，側(cè)信道攻擊是一種針對軟件或硬件設計缺陷劍走偏鋒的攻擊方式。那么，這種攻擊方式究竟有多“偏”呢？這里，KEVIN2600通過幾個案例驗證了上述觀點。

軟件方面，基于Web頁面，側(cè)信道攻擊的典型方式之一就是利用登錄頁面的賬號、密碼系統(tǒng)提示。

以WORDPRESS和Drupal為例，前者，用戶如果輸入了錯誤的賬號，系統(tǒng)會直接提示“用戶名不存在”，當輸入了正確的賬號，系統(tǒng)只會提示密碼錯誤；后者，當用戶進入到注冊界面，輸入的注冊賬號真實存在時，系統(tǒng)會提示注冊賬號已存在，否則則會繼續(xù)填寫。

這種機制的存在一方面為用戶帶來便捷，另一方面也為黑客進行攻擊提供了篩選依據(jù)。

硬件方面，對于門禁產(chǎn)品展開的側(cè)信道攻擊可謂是五花八門，以破解門禁為例，其破解方式可謂是五花八門，當然，它們都會避開與鎖的正面沖突。

利用側(cè)信道攻擊門禁的關注點并不在如何破解內(nèi)部結(jié)構上。相比之下，關注點可以在固定鎖器的螺絲上。無論多安全的鎖，一旦固定的螺絲被卸下便等于前功盡棄；類似方式也適用于密碼鎖，一款名為Kaba Simplex Series 1000的密碼鎖，黑客可以直接通過一塊強力磁鐵將鎖芯吸開，而不是破解密碼。

側(cè)信道案例分析

KEVIN2600稱，側(cè)信道攻擊的方式大多需要借助硬件設備完成，其主要分為被動式和主動式攻擊兩種。其中，聲波信號采集還原打印機原文、美國NSA電磁波監(jiān)聽、功耗分析破解公交卡密鑰系統(tǒng)等均屬于前者。

類似的被動式側(cè)信道攻擊使用之廣泛，往往是源自設備自身無法避免的安全隱患。而對于被動式側(cè)信道攻擊的研究，時耗分析是最典型的研究方向。

第一個案例，是關于一個密碼比對的函數(shù)流程的時耗分析。

對于某些開發(fā)人員來說，可能會用到類似單字節(jié)比對的函數(shù)，這些函數(shù)原本只是整個流程中的一部分，但是當它們被用于密碼破解時，就會凸顯其價值。

假設該密碼為6個字節(jié)，首先需要對首個字節(jié)進行函數(shù)比對，如果是錯誤的那么可以退出流程，如果是正確的則會呼出“i++”繼續(xù)下一字節(jié)比對流程，通過不斷重復上述步驟，最終可以得到正確的6位密碼。

“這是一款密碼鎖，當我的第一位輸入錯誤的時候，時耗分析的波形顯示硬件分析時長為55.9us，當輸入正確的第一位數(shù)密碼，其時長明變?yōu)?5.1us，時長的增加意味著第一位密碼的比對已經(jīng)通過，現(xiàn)在進入到了后一位密碼的比對步驟...根據(jù)這一特性，我們可以還原出本來的密碼鎖密碼?！?/p>

雖然原理簡單，但這樣的破解思路被證明十分實用，DEFCON24上，就有人用這樣的方式破解了美國軍方槍械上的密碼鎖。

KEVIN2600稱，這種猜側(cè)密碼的方式并不是萬能鑰匙，但是它可以大幅縮減破解密碼的時間和范圍，進而滿足更低成本的破解需求。

第二個案例，是關于IOT設備的攻擊實例。

一款WinkHub智能網(wǎng)關，在已經(jīng)確認廠商打過補丁的情況下，黑客就無法通過網(wǎng)頁漏洞對其進行遠程命令執(zhí)行（set_dev_value.php），但仍舊可以通過斷絕阻斷存儲芯片NAND 數(shù)據(jù)引腳的方式來得到ROOT 權限.

側(cè)信道案例實戰(zhàn)

與時耗分析相對應的，是功耗分析。后者是基于微處理器在處理不同命令時的功耗不同進行判斷，通過對其功耗數(shù)據(jù)的含義進行解析，同樣可以完成側(cè)信道攻擊。

“功耗分析的前提，一定要確保處理器在進行加密運算，否則，我們收到的功耗數(shù)據(jù)是沒有任何意義的。因此，功耗分析的要求在于對目標設備的處理器算法了如指掌?！?/p>

這里，KEVIN2600 推薦 ChipWhisperer 作為學習 SCA 的工具. 以下是 ChipWhisperer 的一些亮點.

·Colin O’Flynn設計制作，學習SCA功耗分析和毛刺注入神器

·基于Python跨平臺開源軟硬件項目（Windows；Linux；MacOS）

·可用于時序或電壓毛刺注入攻擊側(cè)試，產(chǎn)生<2ns的脈沖信號

·通過DPA差分功耗分析獲取諸如AES；3DES等加密密鑰

第一個實戰(zhàn)案例，是關于電磁信號的泄漏分析AES密鑰。

對于銀行POS這類產(chǎn)品而言，其安全措施通常會在監(jiān)測到設備被外接設備或者拆解的時候清除全部密鑰數(shù)據(jù)。這種情況下，通過電磁波泄露不需要拆解設備，同樣可以獲得密鑰。

電磁波可通過H探頭和軟件無線電設備遠程獲取，當芯片01轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電磁波從空氣中泄露，其中就包含了密鑰指紋信息。研究表明，Tel Aviv大學科研人員通過測量分析電磁反射成功獲取了GunPG密鑰信息。

第二個案例，是通過側(cè)信道電磁波注入EMFI 的方式得到密鑰。雷鋒網(wǎng)雷鋒網(wǎng)雷鋒網(wǎng)

這是一種可以避免與目標設備直接接觸的側(cè)信道攻擊方案。除了電磁波，也可以通過激光、聲源等獲得密鑰。其中，前段時間流行的小黑盒正是經(jīng)典的電磁波攻擊方式。

最后，KEVIN2600總結(jié)道，即使再完美的設備也會有其安全隱患存在，以側(cè)信道攻擊手法為例，就可以清楚認識到絕對的安全是不存在的。

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