Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας (University of British Columbia - UBC) ανακάλυψαν μια ευπάθεια που θα μπορούσε να επιτρέψει σε χάκερ να στοχεύσουν και να διαταράξουν κρίσιμες υποδομές, όπως εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού και ενεργειακά δίκτυα, χωρίς να χρειάζεται να παραβιάσουν τα συστήματα της ίδιας της εγκατάστασης ή να «σπάσουν» την κρυπτογράφησή της.
Η τεχνική
Η τεχνική αυτή στοχεύει εγκαταστάσεις που επικοινωνούν με συστήματα παρακολούθησης και ελέγχου που βασίζονται στο cloud, μέσω κρυπτογραφημένων συνδέσεων. Για να επιτευχθεί αυτό, ο επιτιθέμενος θα πρέπει αρχικά να παραβιάσει έναν δρομολογητή (router) από τον οποίο διέρχεται η κίνηση δεδομένων μεταξύ της εγκατάστασης και του cloud.
Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η κρυπτογράφηση από μόνη της ενδέχεται να μην επαρκεί για την προστασία ζωτικών δημόσιων υποδομών. Αναλύοντας τα μοτίβα της καθημερινής κίνησης δεδομένων —όπως τον χρόνο αποστολής και το μέγεθος των ψηφιακών μηνυμάτων— ένας επιτιθέμενος θα μπορούσε να εντοπίσει πότε είναι πιθανό να μεταδίδονται κρίσιμες εντολές ή δεδομένα, ακόμη και αν το πραγματικό τους περιεχόμενο παραμένει κρυφό.
Τα βιομηχανικά συστήματα ελέγχου (Industrial Control Systems - ICS) βασίζονται σε υπολογιστές για τη λειτουργία φυσικού εξοπλισμού, όπως αντλίες, βαλβίδες και γεννήτριες. Σε αντίθεση με επιθέσεις που παραβιάζουν τον εξοπλισμό εντός μιας εγκατάστασης ή προκαλούν υπερφόρτωση ενός δικτύου με όγκο δεδομένων, η νέα αυτή τεχνική αξιοποιεί τα μοτίβα στις κρυπτογραφημένες επικοινωνίες για να προβλέψει κρίσιμες στιγμές και να μπλοκάρει επιλεκτικά ένα μικρό μέρος των μηνυμάτων.
Με αυτόν τον τρόπο, η επίθεση μπορεί να διαταράξει τη λειτουργία της εγκατάστασης χωρίς να απαιτείται πρόσβαση στα εσωτερικά της συστήματα, ενώ παράλληλα παρακάμπτει τα συστήματα εντοπισμού επιθέσεων που δοκιμάστηκαν από τους ερευνητές.
Πώς ένας «ελεύθερος σκοπευτής» (sniper) θα μπορούσε να στοχεύσει μια εγκατάσταση επεξεργασίας νερού
Οι ερευνητές ονόμασαν το πλαίσιο επίθεσής τους «ICS-Sniper», καθώς —όπως ένας ελεύθερος σκοπευτής— μπορεί να στοχεύει επιλεκτικά κρίσιμες επικοινωνίες, αφήνοντας ελάχιστα ίχνη. Σε εργαστηριακές δοκιμές, η ερευνητική ομάδα απέδειξε με επιτυχία την πραγματοποίηση επίθεσης σε μια προσαρμοσμένη για το υπολογιστικό νέφος (cloud) έκδοση ενός ερευνητικού συστήματος επεξεργασίας νερού, στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας και Σχεδιασμού της Σιγκαπούρης (Singapore University of Technology and Design). Χρησιμοποίησαν δύο εκδοχές του συστήματος: μία που βασιζόταν σε ελεγκτές λογισμικού και μία άλλη που χρησιμοποιούσε τυπικό βιομηχανικό υλικό ελέγχου. Και στις δύο περιπτώσεις, προσομοιώθηκαν οι φυσικές διεργασίες.
Σε μία από τις δοκιμές, η επίθεση προκάλεσε καθυστέρηση περίπου 15 λεπτών στην έναρξη της άντλησης καθαρού νερού. Σε μια άλλη περίπτωση, μια βαλβίδα (σε περιβάλλον προσομοίωσης) παρέμεινε ανοιχτή για περισσότερο από εννέα λεπτά πέραν του προβλεπόμενου χρόνου — μια δυσλειτουργία που, σε μια πραγματική εγκατάσταση, θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια επεξεργασμένου νερού.
«Ένας επιτιθέμενος δεν χρειάζεται απαραίτητα να παραβιάσει την κρυπτογράφησή σας για να προκαλέσει διαταραχή», δήλωσε ο Δρ. Karthik Pattabiraman, καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών στο UBC και συν-ερευνητής στο έργο, ο οποίος ηγείται του Εργαστηρίου Αξιόπιστων Συστημάτων (Dependable Systems Lab).
«Παρακολουθώντας απλώς τα πρότυπα της δικτυακής κίνησης, μπορούν να εντοπίσουν πότε είναι πιθανό να αποσταλούν κρίσιμα μηνύματα και να τα μπλοκάρουν επιλεκτικά. Αυτό σημαίνει ότι ο αποκλεισμός ενός μικρού όγκου δεδομένων θα μπορούσε να πυροδοτήσει μια πολύ μεγαλύτερη λειτουργική διαταραχή».
Οι ερευνητές επέλεξαν τον τομέα της επεξεργασίας νερού επειδή υπήρχαν διαθέσιμα δημόσια διαγράμματα, τα οποία επέτρεψαν την αναπαραγωγή των συστημάτων ελέγχου της εγκατάστασης. Επίσης, δοκίμασαν τη μέθοδο ανάλυσης δικτυακής κίνησης σε διάφορα βιομηχανικά πρωτόκολλα επικοινωνίας —συμπεριλαμβανομένων δεδομένων από το ηλεκτρικό δίκτυο— αν και οι λειτουργικές διαταραχές επιδείχθηκαν στα μοντέλα επεξεργασίας νερού.
«Καθώς τα βιομηχανικά συστήματα συνδέονται όλο και περισσότερο με υπηρεσίες που φιλοξενούνται στο υπολογιστικό νέφος, η έκθεσή τους σε επιθέσεις μέσω δικτύου, όπως το ICS-Sniper, ενδέχεται να αυξηθεί», ανέφερε η κύρια συγγραφέας της μελέτης, Δρ. Gargi Mitra, η οποία διεξήγαγε την έρευνα ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο UBC.
«Στόχος μας είναι να εντοπίσουμε νέες ευπάθειες πριν το κάνουν οι επιτιθέμενοι, ώστε η κοινότητα ασφαλείας να μπορέσει να τις αντιμετωπίσει όσο αυτές οι υπηρεσίες βρίσκονται ακόμη στα αρχικά στάδια υιοθέτησής τους».
Θωράκιση κρίσιμων συστημάτων έναντι διαταραχών
Η ερευνητική ομάδα εργάζεται ήδη πάνω σε τρόπους προστασίας των κρίσιμων υποδομών από αυτού του είδους τις επιθέσεις.
Μια προσέγγιση αφορά τη μείωση της προβλεψιμότητας των δικτυακών επικοινωνιών — για παράδειγμα, μέσω της τροποποίησης του μεγέθους των μηνυμάτων ή της χρονικής τους ρύθμισης, ώστε να καθίσταται δυσκολότερο για τους επιτιθέμενους να διακρίνουν τις κρίσιμες εντολές από τη συνήθη «Στόχος μας είναι να οικοδομήσουμε μια άμυνα σε βάθος και να καταστήσουμε αυτά τα συστήματα πιο ανθεκτικά σε επιθέσεις όπως αυτή», δήλωσε ο Mehta.
Η ομάδα διέθεσε επίσης τον κώδικα της έρευνάς της, οδηγίες για την αναπαραγωγή των εργαστηριακών περιβαλλόντων δοκιμών, καθώς και δεδομένα κίνησης δικτύου από τα περιβάλλοντα αυτά, ώστε άλλοι ερευνητές στον τομέα της ασφάλειας να μπορούν να αναπαραγάγουν τα ευρήματα, καθώς και να αναπτύξουν και να δοκιμάσουν αμυντικούς μηχανισμούς.
Καθώς η κοινωνία βασίζεται όλο και περισσότερο σε διασυνδεδεμένη τεχνολογία για τη λειτουργία βασικών υπηρεσιών, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι οι στρατηγικές ασφαλείας πρέπει να διασφαλίζουν όχι μόνο την προστασία της ιδιωτικότητας των δεδομένων, αλλά και την ασφαλή λειτουργία του φυσικού εξοπλισμού σε περίπτωση επίθεσης.
www.worldenergynews.gr
