Аппаратная закладка

Аппаратная закладка (англ. hardware Trojan, hardware backdoor) — устройство в электронной схеме, скрытно внедряемое к остальным элементам, которое способно вмешаться в работу вычислительной системы. Результатом работы аппаратной закладки может быть как полное выведение системы из строя, так и нарушение её нормального функционирования, например несанкционированный доступ к информации, её изменение или блокирование.

Также аппаратной закладкой называется отдельная микросхема, подключаемая злоумышленниками к атакуемой системе для достижения тех же целей.

Классификация

Классификация аппаратных закладок

Аппаратные закладки можно классифицировать следующим образом:

По физическому принципу работы

В категории «По распространению» классификация происходит по физическому расположению элементов закладки на плате.

Аппаратные закладки могут быть расположены в разных местах схемы. В некоторых случаях разработчику приходится серьёзно изменять макет, и чем менее заметно он произведет эти изменения, тем сложнее будет обнаружить закладку. Также закладка может быть установлена отдельно от схемы.

Раздел «По размеру» характеризует масштаб изменений, внесенных злоумышленником: количество измененных, добавленных или удаленных элементов.

Также аппаратные закладки разделяют на два типа: функциональные и параметрические. В устройствах первого типа происходит изменение состава микросхемы добавлением или удалением необходимых элементов, например, транзисторов или логических вентилей. Параметрические аппаратные закладки реализуются через уже существующие компоненты.

По методу активации

Активация может быть внешней и внутренней. В первом случае для запуска закладки используется внешний сигнал, который принимается антенной или датчиком. Сигналом от датчика может быть результат какого-либо измерения: температуры, высоты, давления, напряжения и т. д.

Для внутренней активации не требуется взаимодействие с внешним миром. В этом случае закладка или работает всегда или запускается при определенном условии, заложенном при её разработке. Условием для внутренней активации может быть как определенная комбинация внутренних сигналов, так и определенная последовательность выполнения операций.

По их действию на систему

Классификация происходит по типу вреда, нанесенного закладками. Это может быть передача информации, нарушение в работе всего устройства или только определенной функции: её изменение или отключение.

Возможности

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.

Упоминания в политике

После распада Советского Союза, многие отрасли не получали достаточного финансирования. Это повлияло и на производство электроники, возникло серьёзное отставание от иностранной промышленности в этой сфере. Поэтому России из-за отсутствия внутреннего производства некоторых видов микроэлектронных компонентов приходится использовать иностранные продукты, которые могут содержать в себе аппаратные закладки. Данные устройства могут никак не проявлять себя долгое время, но быть готовыми к внешней активации в нужный момент.

Когда мы покупаем иностранные станки, имеется в виду, что эти станки снабжены программным обеспечением, которое может иметь определенные закладки, и эти закладки могут сработать в определенный момент, эти станки могут быть выключены, либо они могут передавать определенную информацию.

— Дмитрий Рогозин.

Наибольшую опасность представляет использование иностранной техники в важных государственных отраслях: военной, политической, экономической. Поэтому важной проблемой является разработка методов, позволяющих выявлять потенциально опасные элементы. Также важно развивать российское производство необходимой электроники.

Если говорить о безопасности электронной компонентной базы, которая широко в средствах информационной системы применяется на Военно-морском флоте, на Военно-воздушных силах, в бронетехнике, не говоря уже про космос и ещё более высокотехнологичные отрасли, то здесь также мы будем исходить из необходимости, чтобы ключевые элементы этой электронной базы были произведены на территории РФ.

— Дмитрий Рогозин.

В российских войсках используются как программное обеспечение так и техника иностранного производства, проверкой которых занимаются Федеральная служба безопасности и специальные ведомства Министерства обороны. По мнению российского военного аналитика, директора Института политического и военного анализа Александра Шаравина, в первую очередь необходимо наладить методы проверки импортного оборудования, а уже потом создавать собственное производство эквивалентной ему техники.

Методы обнаружения

Аппаратная закладка может быть встроена на любом этапе: от проектировки до установки системы у конечного пользователя. Соответственно методы обнаружения будут различными и зависеть от этапа, на котором были встроены изменения.

Если аппаратная закладка реализована ещё инженером-разработчиком, на уровне устройства схемы, то её практически невозможно обнаружить. На таком глубоком уровне конструктор способен скрыть или замаскировать от конечных пользователей определенные элементы, необходимые для активации в нужный момент. Маскировку можно осуществить, используя некоторые компоненты в двух структурах схемы: там, где это необходимо для нормального функционирования и для работоспособности закладки.

Также можно внедрить закладку на этапе производства, когда закладочный элемент добавляется к уже разработанной схеме устройства. Такой метод был описан в журнале InfoWorld Magazine как первоапрельская шутка.

При установке злоумышленниками закладки в готовый продукт на этапе доставки или установки оборудования её уже проще обнаружить. Для этого нужно сравнить продукт с оригинальным или с другими поставщиками. По найденным различиям можно делать выводы о наличии потенциально опасных элементов.

В целом, чем на более «глубоком» уровне внедрена аппаратная закладка, тем сложнее её обнаружить.

Примеры

Аппаратный клавиатурный шпион

В качестве примера можно рассмотреть довольно распространенные и актуальные варианты закладок: клавиатурных шпионов. Это устройства, подключаемые к компьютеру для того, чтобы получить данные, вводимые с клавиатуры. Они могут располагаться в самой клавиатуре, в системном блоке, подключаться между клавиатурой и компьютером, замаскированные под переходники.

Существуют возможности получить данные методом акустического анализа. Предполагая, что каждая клавиша издает при нажатии уникальный звук, можно попытаться с помощью специального алгоритма восстановить введенный текст по звукозаписи стука клавиш. Алгоритм основан на вероятностных методах и учитывает грамматику. С его помощью в ходе экспериментов удавалось расшифровать до 96 % текста. Для данного метода необходимо лишь установить микрофон в нужном помещении.

Также возможно получить данные с кабеля бесконтактным методом.

Наиболее распространенные и доступные для пользователей клавиатурные шпионы — те, которые подключаются в разрыв кабеля. Их можно замаскировать под фильтр помех или переходник. Внутри размещена флэш-память для хранения собранной информации. Существуют серийно выпускаемые модели для разных разъемов клавиатур. Преимущество таких устройств в их низкой стоимости и простоте их использования: для этого не требуется специальной подготовки.

Доступность и удобство данного метода влечет за собой простоту нейтрализации такой закладки: достаточно регулярно производить осмотр кабеля клавиатуры.

Нежелательное оборудование внутри системного блока труднее обнаружить. Защититься от него можно запломбировав корпус после проверки на безопасность. Но с другой стороны таким образом можно усложнить обнаружение закладки: если уже злоумышленник установит все необходимое и запломбирует корпус, убедив пользователя не вскрывать его. Так под предлогом, например, нарушения гарантии пользователь не сможет проверить свой компьютер, и аппаратная закладка не будет обнаружена долгое время.

Согласно документам, опубликованных Сноуденом, в АНБ (США) имеется специальное подразделение Tailored Access Operations (TAO) с числом работников около 2 тысяч, которое занимается различными методами наблюдения за компьютерами. Один из способов - перехват почтовых пересылок оборудования и оснащение его дополнительными прослушивающими устройствами, либо изменение прошивок встроенных систем, например BIOS.

См. также

• Программная закладка
• Аппаратная закладка в банкоматах
• Кейлогер

Литература

1. В.Г. Дождиков, М.И. Салтан. Краткий энциклопедический словарь по информационной безопасности. — Энергия, 2010. — С. 16. — 240 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-98420-043-1.
2. Олег Зайцев. Современные клавиатурные шпионы (рус.) // КомпьютерПресс : Журнал. — 2006. — № 5.
3. Расторгуев С.П. Выявление скрытых образований // Информационная война. — Радио и связь, 1999. — 415 с. — ISBN 978-5-25601-399-8.
4. Mohammad Tehranipoor, Farinaz Koushanfar. A Survey of Hardware Trojan Taxonomy and Detection (англ.) // Design & Test of Computers, IEEE. — 2010. — Vol. 27. — P. 10 - 25. — ISSN 0740-7475.
5. Nico Krohn. Not As Easy As 1-2-3 (англ.) // InfoWorld. — 1991. — Vol. 13, no. 13. — P. 40 - 41.

Ссылки

• Stopping Hardware Trojans in Their Tracks // IEEE Spectrum  (англ.)
• Georg T. Becker , Francesco Regazzoni , Christof Paar and Wayne P. Burleson. Stealthy Dopant-Level Hardware Trojans Lecture Notes in Computer Science Volume 8086 (англ.) // Cryptographic Hardware and Embedded Systems - CHES. — 2013. — С. pp 197-214. — doi:10.1007/978-3-642-40349-1 12. Архивировано 5 декабря 2013 года.