Khi nghĩ đến hacker, bạn có thể hình dung chuyên gia kiểu Hollywood cố gắng phá vỡ phòng thủ máy tính. Tuy nhiên, tấn công kênh phụ cho phép hacker trích xuất thông tin từ thiết bị mà không cần chạm đến bảo mật hệ thống.
Hãy xem tấn công kênh phụ là gì và ý nghĩa với bạn.
Tấn Công Kênh Phụ (Side-Channel Attack) Là Gì?
Giả sử bạn sống với người cùng nhà, họ gọi cho ai đó thỉnh thoảng. Để làm vậy, họ dùng điện thoại cố định với nút bấm vật lý. Người cùng nhà rất bí mật về người họ gọi, nhưng bạn tò mò.
Bạn có thể xem họ bấm số, nhưng nếu bạn không cần làm vậy thì sao? Nếu thay vào đó, bạn có thể lấy số bằng cách giám sát tín hiệu phi trực quan, và bạn sẽ làm thế nào?
Một giải pháp là nghe âm thanh bấm số mỗi khi người cùng nhà nhấn phím. Vì mỗi phím tạo ra âm thanh khác nhau, bạn có thể đảo ngược âm thanh để tìm ra phím nào được nhấn.
Bạn có thể đo thời gian người cùng nhà di chuyển ngón tay từ phím này sang phím liền kề. Sau đó, khi họ bấm số, bạn đo khoảng thời gian giữa mỗi lần nhấn.
Nếu khoảng cách bằng phép đo của bạn, số họ vừa nhấn liền kề số trước. Độ trễ lâu hơn nghĩa là số tiếp theo không liền kề, trong khi hai lần nhấn nhanh signal cùng số được nhấn hai lần. Sau đó, bạn tính tất cả số có thể phù hợp mẫu thời gian và dùng dữ liệu đó để tìm ra số của ai.
Bạn có thể học âm thanh mỗi phím khi nhấn. Có lẽ phím ba có "clunk" nặng, phím chín phát ra tiếng kêu nhỏ. Khi người cùng nhà bấm số, bạn giám sát tiếng kêu và tìm ra số đã bấm.
Các phương pháp này định nghĩa "tấn công kênh phụ". Đó là cách trích xuất dữ liệu mà không trực tiếp xâm nhập thiết bị. Điều này có vẻ cực đoan, nhưng tấn công kênh phụ máy tính đi sâu hơn nhiều so với nghe nhấn phím!
Các Loại Tấn Công Kênh Phụ Khác Nhau
Bây giờ chúng ta biết tấn công kênh phụ hoạt động như thế nào, hãy xem một số loại tấn công mà hacker có thể dùng.
Phát Hiện Thuật Toán Với Tấn Công Thời Gian (Timing Attacks)
Thứ nhất, tấn công thời gian phân tích thời gian một quá trình hoàn thành. Điều này tương tự như đếm thời gian bấm số của người cùng nhà và so sánh với những gì bạn biết.
Hacker sẽ cung cấp cho thuật toán các đầu vào khác nhau và xem quá trình mất bao lâu để xử lý. Từ dữ liệu này, họ có thể ghép các thuật toán tiềm năng khớp với dữ liệu thời gian và tìm giải pháp.
Trong video trên, Joe Grand tạo thiết bị với khóa tổ hợp bốn nút. Sau khi nhập mã, thiết bị so sánh phần đầu của đầu vào người dùng với phần đầu của mã đúng. Nếu đúng, nó so sánh nhấn thứ hai với tổ hợp, và cứ thế. Nếu sai, thiết bị dừng xử lý ngay lập tức.
Kết quả là, nếu bạn thử tất cả bốn nút làm đầu vào đầu tiên, cái đúng sẽ mất chút lâu hơn để xử lý. Các mục nhập sai chỉ gây một so sánh, vì thiết bị dừng ngay sau cái đầu tiên. Tuy nhiên, mục nhập đầu tiên đúng sẽ khiến thiết bị chuyển sang cái thứ hai, mất lâu hơn.
Khi bạn biết nút đầu tiên là gì, bạn có thể thử kết hợp nó với mỗi mục nhập thứ hai có thể, rồi cái thứ ba, v.v. Miễn là bạn giữ mục nhập mất lâu nhất để xử lý, bạn cuối cùng sẽ khám phá mã.
Tấn công thời gian là phần chính của khai thác Meltdown. Nó phân tích cache được đọc nhanh như thế nào và dùng kết quả để tự đọc dữ liệu.
Kiểm Tra Sử Dụng Bộ Xử Lý Qua Phân Tích Năng Lượng (Power Analysis)
Hacker có thể giám sát thành phần dùng bao nhiêu năng lượng để xem nó đang làm gì. Nếu thành phần dùng năng lượng nhiều hơn bình thường, nó có thể đang tính toán điều quan trọng; khi tiêu thụ ít hơn, nó có thể chuyển sang giai đoạn tính toán tiếp theo.
Hacker thậm chí có thể dùng chữ ký năng lượng để xem dữ liệu gì đang được gửi. Ví dụ, trên AnySilicon, họ hiển thị biểu đồ năng lượng tiết lộ thành phần gửi dữ liệu nhị phân. Một đỉnh nhỏ năng lượng là 0, đỉnh cao hơn là 1.
Nghe Tìm Dấu Vết Với Phân Tích Âm Thanh (Acoustic Analysis)
Phân tích âm thanh là khi hacker nghe mẫu âm thanh từ thiết bị và dùng kết quả để ghép thông tin. Trong ví dụ điện thoại trên, nghe âm thanh bấm số hoặc nhấn phím sẽ là tấn công âm thanh.
Có một vài nghiên cứu kiểm tra tính khả thi của tấn công âm thanh. Một nghiên cứu nghe âm thanh máy in để đoán đang in gì và đạt độ chính xác 72%. Con số này nhảy lên 95% nếu kẻ tấn công biết sơ bộ tài liệu về gì.
Nghiên cứu khác, gọi là SonarSnoop, biến điện thoại thành thiết bị sonar. Nghiên cứu làm điện thoại phát âm thanh không nghe được qua loa, và ghi âm tiếng vang qua micro. Tiếng vang sonar cho phép kẻ tấn công biết vị trí ngón tay nạn nhân trên màn hình khi họ vẽ mẫu mở khóa, từ đó tiết lộ cách mở khóa điện thoại.
Giám Sát Sóng Nền Với Phân Tích Từ Trường (Electromagnetic Analysis)
Phân tích từ trường (EM) giám sát sóng phát ra bởi thiết bị. Từ thông tin này, kẻ tấn công có thể giải mã thiết bị đang làm gì. Ít nhất, bạn có thể biết thiết bị có gần không; ví dụ, bạn có thể dùng điện thoại tìm camera giám sát ẩn bằng cách tìm sóng EM của chúng.
Cũng có nghiên cứu xem thiết bị IoT và phát xạ EM của chúng. Lý thuyết là nhóm pháp y có thể giám sát thiết bị nghi ngờ mà không cần xâm nhập. Điều này quan trọng, vì nó cho phép thực thi pháp luật giám sát hoạt động đáng ngờ mà không để dấu vết.
Cách Bảo Vệ Mình Khỏi Tấn Công Kênh Phụ
Thật không may, không có cách dễ dàng làm PC bất khả xâm phạm trước tấn công kênh phụ. Miễn là nó dùng điện, phát bức xạ, và tạo âm thanh khi vận hành, nó chín muồi cho hacker phân tích.
Tuy nhiên, bạn có thể làm là ngăn hacker thực hiện tấn công từ đầu. Ví dụ, lấy chương trình SonarSnoop có thể phát hiện mẫu mở khóa trên điện thoại. Nếu chương trình này trong tự nhiên, nó có thể dùng cùng kênh phân phối như bất kỳ malware nào. Nó sẽ được giấu trong ứng dụng và chương trình độc hại chờ ai đó tải.
Vì vậy, trong khi bạn không thể ngăn thiết bị phát tín hiệu tiết lộ, bạn có thể ngăn cài đặt phần mềm được lập trình để giám sát các tín hiệu đó. Giữ công cụ antivirus cập nhật và thực hành vệ sinh an ninh mạng tốt và bạn nên ổn.
Giữ An Toàn Cho Phần Cứng Của Bạn
Tấn công kênh phụ đáng sợ, vì chúng chứng minh tấn công có thể xảy ra mà bạn không biết. Tuy nhiên, bạn có thể làm phần của mình để ngăn hacker giành được điểm tựa trên hệ thống và giám sát nó để lấy thông tin riêng tư.
Nếu bạn muốn tiến thêm bước giữ an toàn phần cứng, tại sao không bảo mật máy tính để bảo vệ nó khỏi trộm cắp?