O vulnerabilitate neașteptată a Boeing 737 a fost identificată de cercetători

Adaugă ca sursă preferată pe Google

Deși componentele digitale ale unor sisteme esențiale, de la automobile și dispozitive medicale până la rețele de apă și energie electrică, s-au dovedit în numeroase situații vulnerabile la atacuri informatice, sistemele computerizate ale avioanelor comerciale au rămas mult mai greu accesibile atacatorilor. Grupul de cercetători a analizat însă, timp de mai mulți ani, o abordare diferită, bazată nu pe accesul de la distanță, ci pe obținerea pentru scurt timp a accesului fizic la aeronavă.

Câte zile poți păstra alimentele în frigider fără să îți pui sănătatea în pericol

Un medicament folosit de milioane de oameni are un efect modest în osteoartrită

Specialiștii au pornit de la ipoteza că un avion ar putea fi compromis printr-o metodă asemănătoare celor folosite în trecut împotriva altor calculatoare sensibile care nu sunt conectate direct la internet. Un atacator ar putea obține acces fizic la echipament și ar putea introduce un dispozitiv capabil să ruleze în mod discret cod malițios.

Cercetătorii afirmă că metoda demonstrată de ei poate influența pilotul automat al unui Boeing 737, poate modifica traseul de navigație și poate altera anumite valori utilizate pentru calcularea decolării sau a necesarului de combustibil. În același timp, sistemul poate afișa pilotului informații care nu reflectă modificările efectuate.

Potrivit echipei, asemenea intervenții ar putea avea consecințe extrem de grave în anumite condiții, de la depășirea lungimii pistei în timpul decolării până la devierea aeronavei către spațiul aerian al unei alte țări sau, în scenarii extreme, producerea unui accident.

Un dispozitiv de mai puțin de 100 de dolari

Pentru demonstrarea tehnicii, cercetătorii au construit un prototip de dimensiunea aproximativă a unei monede, dotat cu Wi-Fi și realizat cu mai puțin de 100 de dolari. Dispozitivul poate fi montat în mai puțin de un minut într-un port accesibil printr-o trapă aflată la exteriorul avionului. Zona respectivă poate fi accesată în mod obișnuit de personalul de mentenanță și de alți angajați ai aeroporturilor sau companiilor aeriene în perioadele dintre zboruri.

Odată instalat, dispozitivul poate transmite semnale electrice într-una dintre rețelele interne ale aeronavei 737. Cercetătorii susțin că astfel pot fi imitate comenzi destinate unor sisteme importante care gestionează pilotul automat și care furnizează echipajului informații precum masa totală a avionului și temperatura exterioară. Aceste valori au un rol important în calculele realizate înainte de decolare.

Demonstrarea funcționării tehnicii a fost rezultatul unui proiect desfășurat pe parcursul a peste un deceniu. Echipa a cumpărat componente de avion în valoare de zeci de mii de dolari pentru a-și construi propriul mediu de testare.

Scopul cercetătorilor este de a demonstra că atacurile bazate pe acces fizic pot reprezenta o amenințare realistă în cazul unor persoane sau organizații cu suficiente resurse și că această categorie de risc constituie un punct insuficient analizat în securitatea aeronavelor.

În comparație cu un atac convențional asupra unui avion, cercetătorii consideră că o asemenea tehnică ar putea oferi atacatorului un control mai mare asupra rezultatului, un nivel superior de discreție și posibilitatea de a ascunde mai ușor cauza incidentului.

„Dacă ai putea avea 60 de secunde lângă un avion, ce ai putea face?”, a declarat Stefan Savage, profesor de informatică la University of California, San Diego și unul dintre coordonatorii proiectului, explicând întrebarea care a stat la originea cercetării.

„Ei bine, se dovedește că există un port accesibil din exterior. Poți ajunge la el fără instrumente speciale în aproximativ 15 secunde. Și poți introduce o componentă electronică puțin mai mare decât o monedă, care practic îți permite să îi spui pilotului automat ce să facă și să îl induci în eroare pe pilot în legătură cu modificările traseului de zbor”, a spus Savage.

Detaliile sensibile ale atacului nu au fost publicate

Cercetătorii nu au precizat care este portul vizat pe Boeing 737 și nici nu au făcut publice toate detaliile tehnice privind modul în care dispozitivul poate imita comenzile transmise calculatoarelor aeronavei.

Echipa a colaborat cu Boeing și a comunicat companiei o parte dintre rezultate în urmă cu mai mult de șase ani. Cercetătorii au ajuns inclusiv să testeze și să demonstreze atacul într-un laborator al Boeing. Contactată de WIRED, compania a transmis că a analizat proiectarea, instalarea și interfețele componentelor vizate în urma constatărilor prezentate de cercetători.

Boeing a apreciat însă că riscul practic al unui asemenea atac bazat pe acces fizic este limitat.

„Experții noștri tehnici sunt convinși că straturile de protecție existente la bordul avionului, inclusiv cele din proiectarea sistemului și din mediul operațional, oferă suficiente măsuri de reducere a riscurilor pentru a limita semnificativ fezabilitatea și riscul unor atacuri în lumea reală”, a transmis compania.

Cercetătorii afirmă, în schimb, că Boeing nu le-a comunicat existența unei soluții tehnice care să elimine vulnerabilitățile identificate. Ei estimează că anumite modificări ale sistemelor ar putea fi implementate abia după mai mulți ani, în condițiile în care proiectarea aeronavelor comerciale este modificată mult mai rar decât cea a altor echipamente tehnologice.

Autorii studiului subliniază că absența unei actualizări imediate de securitate nu reprezintă un motiv pentru panică și nici pentru oprirea la sol a aeronavelor. „Toți autorii acestei lucrări călătoresc în mod obișnuit cu aeronave Boeing 737 și se așteaptă să continue să facă acest lucru”, se arată în introducerea studiului.

Savage consideră însă că rezultatele demonstrează necesitatea unor modificări pe termen lung atât în securitatea cibernetică a componentelor avioanelor, cât și în procedurile operaționale care stabilesc cine poate avea acces la o aeronavă atunci când aceasta se află la sol.

Una dintre cele mai simple soluții propuse de cercetători este blocarea portului respectiv cu rășină epoxidică sau eliminarea completă a acestuia. „Este ceva împotriva căruia industria aeronautică va trebui să planifice măsuri de apărare”, a spus Savage. „Nu aș ignora problema.”

Cercetarea a început după atacurile informatice asupra automobilelor

Interesul echipei pentru securitatea aeronavelor își are originea în cercetări realizate în urmă cu aproape un deceniu și jumătate, când o parte dintre specialiști au demonstrat primele tehnici eficiente pentru compromiterea prin internet a sistemelor informatice ale unui automobil, inclusiv a componentelor care controlează direcția și frânele.

Atacurile experimentale, în special cele realizate prin exploatarea sistemului OnStar al unui Chevrolet Impala, au contribuit la dezvoltarea cercetării privind securitatea informatică a automobilelor.

În anii următori, producătorii auto au început să își modifice practicile de securitate, să lanseze programe prin care recompensau identificarea vulnerabilităților și să angajeze specialiști în securitate pentru a descoperi probleme înainte ca acestea să poată fi exploatate.

După cercetările asupra automobilelor, Kirill Levchenko, care lucra atunci ca cercetător la UCSD, a propus echipei să încerce să analizeze și securitatea avioanelor.

Un Boeing 737 era însă mult dincolo de bugetul cercetătorilor. „Am arătat că nu putem pur și simplu să cumpărăm un avion și să îl punem în parcare, dar el nu s-a lăsat descurajat”, a povestit Savage.

În anii următori, echipa a început să cumpere de pe piața second-hand componente informatice provenite de la aeronave comerciale, ori de câte ori acestea deveneau disponibile. Cercetătorii au cheltuit zeci de mii de dolari pentru echipamente.

Până în 2019, ei construiseră un sistem pe care l-au numit Triton, un banc de testare pentru avionica aeronavei, alcătuit în principal din componente informatice de Boeing 737 conectate între ele.

Ideea inspirată de dispozitivele folosite pentru furtul datelor bancare

În aceeași perioadă, profesorul Aaron Schulman de la UCSD lucra la un alt proiect, dedicat dispozitivelor de tip skimmer instalate fizic de infractori pe terminalele de plată din benzinării pentru a fura informațiile cardurilor bancare.

„Ne-am dat seama că este o amenințare realistă ca cineva să conecteze un dispozitiv la o magistrală, să citească informațiile care circulă prin ea și, eventual, chiar să preia controlul”, a explicat Schulman.

Termenul de magistrală este folosit în acest context pentru rețeaua internă prin care sunt conectate diferite componente ale unui echipament electronic. Schulman s-a întrebat dacă un atac asemănător, bazat pe acces fizic, ar putea funcționa și asupra rețelelor interne ale unui avion.

„Ne-am spus „Stai puțin, trebuie să regândim totul” ”, a relatat el. Pornind de la această ipoteză, Sam Crow, pe atunci cercetător în echipa lui Schulman, a analizat sute de pagini cu scheme electrice Boeing.

El a identificat un anumit port, protejat în mod obișnuit doar de o trapă fără sistem de închidere, care era conectat la o magistrală internă a modelului 737. Prin aceasta circulau date destinate unor componente esențiale, inclusiv Flight Management Computer și Multipurpose Control Display Unit.

Ulterior, Crow a descoperit în laborator că, dacă se conecta la această magistrală și transmitea semnale electrice cu o intensitate mai mare decât cele legitime utilizate de componentele aeronavei, putea suprascrie comenzile originale cu propriile semnale.

Cercetătorii aveau astfel un punct de acces de la care puteau transmite comenzi electrice și puteau interveni asupra planului de zbor și asupra anumitor elemente importante din interfața utilizată de pilot. Savage a comparat descoperirea cu identificarea unui punct vulnerabil decisiv al unei construcții aparent foarte bine protejate.

Boeing a fost informat în 2020

În primăvara anului 2020, echipa a informat Boeing despre constatările sale și a primit, potrivit cercetătorilor, un răspuns care demonstra un interes semnificativ din partea companiei. Specialiștii au continuat să furnizeze Boeing informații despre evoluția proiectului în anii următori.

Crow a îmbunătățit rapid dispozitivul până când a obținut o versiune suficient de mică pentru a încăpea în portul exterior al aeronavei, sub capacul de protecție împotriva prafului. În această configurație, dispozitivul putea rămâne complet ascuns. Echipamentul conținea un cip capabil să ruleze codul necesar atacului și un modul radio Wi-Fi.

În teorie, această conexiune i-ar permite dispozitivului să folosească rețeaua Wi-Fi a avionului pentru a comunica prin internet cu persoana care îl controlează. Atacatorul ar putea astfel transmite de la distanță instrucțiuni către dispozitiv și ar putea controla comenzile introduse în rețeaua aeronavei.

În perioada pandemiei de COVID-19, Schulman a trimis echipamentul de testare la locuința lui Crow din zona San Francisco Bay, iar acesta a continuat cercetarea de acasă. În perioada următoare, dispozitivul a fost îmbunătățit astfel încât să poată intercepta, modifica și imita mai discret comenzile transmise sistemelor sensibile ale avionului.

Modificarea traseului și a parametrilor utilizați la decolare

Dispozitivul putea, potrivit cercetătorilor, să comunice cu Flight Management Computer și să modifice punctele de navigație introduse în pilotul automat, ceea ce permitea schimbarea traseului aeronavei.

De asemenea, putea modifica parametri precum masa avionului sau temperatura exterioară. Prin intervenția electronică asupra Multipurpose Control Display Unit, modificările puteau fi împiedicate să apară pe ecranul utilizat de pilot.

Dacă sistemul ar determina echipajul să creadă că temperatura exterioară este mai scăzută decât în realitate sau că masa pasagerilor și a încărcăturii este mai mică, calculele de decolare ar putea fi afectate.

Într-un asemenea scenariu, aeronava ar putea să nu atingă viteza necesară înainte de terminarea pistei. Modificarea planului de zbor ar putea, la rândul său, determina pilotul automat să schimbe direcția aeronavei și să o introducă în spațiul aerian al unei alte țări.

Cercetătorii au analizat inclusiv scenarii în care o schimbare bruscă de navigație ar putea îndrepta aeronava către un obstacol natural sau în care o deviere foarte lentă și greu de observat ar putea trimite un zbor transoceanic suficient de departe de traseul normal încât să apară probleme privind autonomia. „Ar putea fi ceva foarte subtil. Ești deasupra Pacificului, vezi albastru peste tot, iar sistemul te deviază cu trei grade de la curs și ajungi în mijlocul pustietății”, a spus Schulman.

Pilotul poate prelua controlul manual

Cercetătorii precizează că un pilot atent ar putea contracara aproape toate atacurile imaginate în cadrul proiectului. Preluarea manuală a controlului aeronavei anulează comenzile pilotului automat. Chiar dacă Multipurpose Control Display Unit ar fi compromis, valorile corecte ar fi în continuare disponibile pe un alt ecran din cabina de pilotaj.

Totuși, apariția unor informații contradictorii ar putea provoca o situație dificilă pentru echipaj. Pilotul „ar vedea că lucrurile nu se potrivesc, dar nu ar avea nicio idee de ce și situația ar fi foarte derutantă, conducând probabil la incertitudine în privința deciziei care trebuie luată”, a explicat Schulman.

Într-un scenariu mai puțin favorabil sau în cazul în care un atacator ar introduce modificări suficient de subtile, pilotul ar putea să nu observe problema decât după ce posibilitățile de reacție ar deveni limitate.

Cercetătorii propun modificări ale arhitecturii aeronavelor

Autorii studiului prezintă mai multe soluții pentru vulnerabilitatea identificată. Cea mai simplă măsură ar fi eliminarea conectorului din portul vulnerabil sau blocarea sa permanentă cu rășină epoxidică.

Pe termen mai lung, sistemele aeronavelor ar putea primi mecanisme software capabile să detecteze tehnici similare atacului Bus Driver. O altă variantă ar presupune o izolare electrică mai bună între diferitele sisteme, după modelul unor aeronave militare.

Cercetătorii menționează și posibilitatea introducerii unor mecanisme criptografice de autentificare, astfel încât componentele avionului să poată verifica dacă semnalele primite provin într-adevăr de la un sistem autorizat și nu de la un dispozitiv care încearcă să le imite. Specialiștii consideră că asemenea modificări ar trebui analizate nu doar de Boeing, ci la nivelul întregii industrii aeronautice.

Beau Woods, consultant în securitate cibernetică, fost consilier al Cybersecurity and Infrastructure Security Agency și membru al Industry Cyber Technical Council al Boeing, a analizat cercetarea înainte de publicare. El consideră realist un scenariu în care o persoană cu acces legitim la o aeronavă aflată la sol, inclusiv în timpul operațiunilor de mentenanță, ar putea instala un asemenea dispozitiv.

„Este pe deplin posibil ca o persoană care face parte din personal să se apropie de un avion atunci când acesta se află la sol, în timpul mentenanței, și să instaleze un asemenea dispozitiv”, a spus Woods. În opinia sa, studiul oferă „dovezi empirice solide privind unele scenarii realiste pentru adversari cu capacități ridicate”.

Modelele de amenințare trebuie adaptate noilor tehnologii

Woods consideră că tehnica demonstrată arată modul în care modelele de amenințare utilizate pentru protejarea sistemelor extrem de sensibile trebuie să evolueze odată cu tehnologia aflată la dispoziția potențialilor atacatori.

În cazul analizat de cercetători, progresul tehnologic a făcut posibilă integrarea într-un dispozitiv de dimensiuni foarte mici a unor componente capabile să comunice prin Wi-Fi și să transmită comenzi către sistemele interne ale unei aeronave.

Un astfel de dispozitiv poate fi ascuns sub capacul unui conector greu de observat și poate rămâne acolo fără să atragă imediat atenția. Publicarea cercetării schimbă, în opinia lui Woods, modul în care această categorie de risc trebuie evaluată.

„Acum că cercetarea a fost publicată, poate fi înțeles și recunoscut faptul că realitatea s-a schimbat”, a afirmat el. „Modelele de amenințare din secolul al XX-lea supraviețuiesc rareori contactului cu instrumentele și tehnicile secolului al XXI-lea”, a concluzionat Woods.