Журнал «Компьютерра» № 24 от 26 июня 2007 года

Когда это станет реальностью? Думаю, давным-давно стало. И древние мифы о богах и титанах, оборотнях и упырях есть память о появлении Нового Человека. Разделение могло пройти и десять тысяч лет назад, и сто тысяч.

А живет новый человек либо на Марсе, либо в маленьком домике напротив вашей дачи где-нибудь в глухой деревушке. Зовут его Константином Макарычем, купил домик он лет пятнадцать назад, а до того жил в Туркмении или в Азербайджане. Пенсии этот пожилой, но бодрый человек не получает, изредка дальние родственники присылают ему тысчонку-другую для уплаты налогов, обходится он без телевизора, копается на крохотном огородике, удачлив в рыбалке, но чаще всего можно видеть Константина Макарыча на веранде в кресле-качалке. Он сидит, закрыв глаза и дыша тихо-тихо, так что и не поймешь, спит он или думает о путях развития Вселенной. Мирный старичок. Правда, соседка Дуся рассказывает, что ночами со двора Константина Макарыча выскальзывает большой волк и убегает в лес, чтобы под утро вернуться, но кто ей верит, этой Дусе?

ТЕХНОЛОГИИ: Волны компромата

Автор: Киви Берд

На одной из недавних выставок CеBIT известный эксперт по защите информации Маркус Кун из Кембриджа эффектно демонстрировал разработанное в университетской Компьютерной лаборатории обрудование для дистанционного снятия изображений с дисплеев. Аппарат давал на экране четкое изображение PowerPoint-презентации, устраиваемой в это время на соседнем выставочном стенде, примерно в 25 метрах – причем не на расстоянии прямой видимости, а за несколькими стенками-перегородками. Нельзя сказать, что искушенные зрители от этого фокуса испытывали потрясение, однако четкость скрытно перехватываемого сигнала производила сильное впечатление.

Секрет, известный всем

Как и любое другое электронное устройство, работающий компьютер излучает энергию, значительная часть которой – это непреднамеренные побочные утечки, представляющие собой электромагнитные волны. А электромагнитные волны, как всем известно, могут вызывать помехи в находящихся поблизости радиоприемных устройствах. Менее известно, что побочные излучения могут нести информацию о данных, обрабатываемых компьютером. И если данные являются секретными или просто представляют для кого-то интерес, то технически грамотный и надлежащим образом оснащенный шпион может скрытно перехватывать и анализировать такого рода сигналы, на расстоянии похищая информацию с компьютера.

Проблема компрометирующих побочных излучений в структурах разведки и госбезопасности известна по меньшей мере с 1950-х годов. О компьютерах в ту пору речь почти не шла, но и без них излучающих устройств для тщательного анализа вполне хватало: шифраторы, телеграфные аппараты, электрические пишущие машинки. Все связанное с экранированием и защитой аппаратуры от компрометирующих утечек, а также, разумеется, и с разведывательной добычей информации по побочным каналам многие годы было строго засекречено. С подачи американцев эта тематика получила в странах НАТО кодовое название TEMPEST. Широкая публика об этих вещах стала узнавать лишь во второй половине 1980-х годов, когда ослабла международная напряженность, а в печати стали появляться мемуары ветеранов разведки и работы инженеров-энтузиастов, самостоятельно открывших основы TEMPEST.

Самые яркие примеры из жизни шпионов дал в своей автобиографической книге «Spycatcher" [Peter Wright: Spy-catcher – The candid autobiography of a senior intelligence officer. William Heinemann Australia, 1987, ISBN 0-85561-098-0] Питер Райт, высокопоставленный научно-технический сотрудник секретной британской спецслужбы MI5. К концу ответственной государственной работы в контрразведке у Райта, похоже, что-то замкнуло в мозгах, и он стал агрессивно обвинять в тайной работе на СССР целый ряд высших чиновников страны, вплоть до премьер-министра Великобритании. Райта, конечно, вскоре уволили, однако он решил продолжить борьбу за правду на пенсии, подробно изложив суть своих подозрений в упомянутой книге, и попутно привел массу любопытных технических подробностей из повседневной жизни британской разведки в послевоенный период. Райт, в частности, рассказал о нескольких чрезвычайно успешных разведывательных TEMPEST-операциях, организованных при его личном участии. Одной из атак подверглось посольство Франции в Лондоне. Скрупулезно изучив сигналы кабельной линии связи, соединяющей посольство с парижским МИДом, англичане обнаружили в сильном основном сигнале еще один, слабый вторичный. Специально сконструированное оборудование для выделения и усиления вторичного сигнала показало, что это был открытый текст телеграмм, который каким-то образом просачивался через дипломатический шифратор в линию. (Поток откровений взбунтовавшегося пенсионера в свое время доставил британской разведке столько головной боли, что попытки дискредитации давно умершего автора продолжаются до сих пор. Недавно на известном «разоблачительном" сайте Cryptome появлялась публикация, в которой абсолютно серьезно – но без фактов, ясное дело, – делается попытка доказать, что именно Питер Райт был нераскрытым советским шпионом в MI5, а его хорошо известный антикоммунизм был изощренной формой прикрытия.)

Впрочем, книга Райта является исключением в истории TEMPEST. Остальные публикации об этом особо секретном направлении работы спецслужб носят отрывочный характер и лишь изредка мелькают в периодической печати – в качестве колоритных, но лишенных подробностей эпизодов. Что же касается обстоятельного разбора технологии, то научная и просто заинтересованная общественность впервые получила возможность близко познакомиться с проблемой компрометирующих электромагнитных утечек благодаря работам Вима ван Экка. В 1985 году, буквально накануне публикации скандальной книги Райта, этот голландский инженер-компьютерщик, занимавшийся медицинской техникой, обнаружил, что с помощью телевизора, антенны и настраиваемого генератора синхроимпульсов можно дистанционно восстанавливать изображение с другого видеодисплея. Статья ван Экка в журнале Computers & Security [Wim van Eck: Electro-magnetic radiation from video display units: An eavesdropping risk? Computers & Security, Vol. 4, pp. 269—286, 1985] и эффектная пятиминутная демонстрация его «шпионской" технологии по телевидению, в передаче BBC «Мир завтрашнего дня", имели большой резонанс в мире ученых и инженеров. За несколько лет открытым академическим сообществом были переобнаружены практически все основные каналы побочных утечек информации – как электромагнитные (особенно от соединительных кабелей), так и акустические (например, от звуков нажимаемых кнопок клавиатуры). Один из видных экспертов по безопасности резонно отметил, что главным секретом «Темпеста", как и атомной бомбы, был сам факт возможности такой технологии. А когда этот факт становится общеизвестен, установить важнейшие каналы побочных утечек информации может любой грамотный инженер.

Несмотря на заметный эффект, произведенный в научном мире работами ван Экка и нескольких других ученых, в последующие годы TEMPEST-исследований в академической среде было чрезвычайно мало. Причин тому множество: затраты требуются большие; специальная литература и справочники если и имеются, то засекречены; государств, заинтересованных в поддержке публичных работ подобного рода, практически нет. Однако и без государственной поддержки интерес независимых исследователей к этому направлению сохранялся всегда. Особенно среди публики, которую обычно именуют хакерами. С конца 1990-х годов тема побочных каналов утечки вновь замелькала на страницах газет в связи с открытием хакерами новых методов компрометации смарт-карт, когда было продемонстрировано, что с помощью анализа флуктуаций электропитания смарткартных процессоров можно извлекать из них важные криптографические секреты [P. Kocher, J. Jaffe, B. Jun: Differential power analysis. Advances in Cryptology – CRYPTO’99, LNCS 1666, Springer, pp. 388—397, 1999]. Эта знаменитая работа американца Пола Кочера вдохновила криптографическое сообщество на целый ряд глубоких TEMPEST-исследований, которые показали, что можно не только бесконтактно и незаметно выуживать криптоключи из смарт-карт, но более того – с помощью радиоантенны с дистанции несколько метров извлекать секретные криптопараметры из специализированного SSL-акселератора, устанавливаемого в серверах для ускорения криптографической обработки транзакций [Suresh Chari, Josyula R. Rao, Pankaj Rohatgi: Template attacks. 4th International Workshop on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, LNCS 2523, Springer, 2002, pp. 13–28].

Однако

По давно заведенной традиции использование темпест-аппаратуры не принято афишировать. Однако применяют оборудование подобного рода уже достаточно широко. Например, в странах с обязательным лицензированием телевизионных приемников, вроде Британии, по улицам ездят автофургоны с особым ТВ-детектором, позволяющим дистанционно определить, пользуются ли в доме телевизором, и даже какие конкретно каналы с его помощью смотрят. В США полиция использует другую идейно родственную технику – тепловизоры, позволяющие без проникновения в дом поинтересоваться, чем там за стенами занимаются жильцы. Например, по мощному инфракрасному излучению ламп обогрева выявляют «ботаников", питающих слабость к марихуане и выращивающих запрещенную коноплю в домашних мини-оранжереях.

Примерно в то же время, на рубеже 1990—2000-х годов, в Британии, в Компьютерной лаборатории Кембриджского университета сформировалось ядро энтузиастов, заинтересованных в развитии открытых TEMPEST-исследований, особенно в части компрометирующих излучений компьютерных дисплеев. Со времен работ ван Экка ширина пропускной полосы видеосигнала и частота обновления пикселов значительно увеличились, аналоговая передача изображений ныне активно сменяется цифровыми интерфейсами, а электронно-лучевые трубки повсеместно вытесняются плоскопанельными дисплеями. В Кембридже уверены, что прогресс на всех этих направлениях делает насущно необходимой переоценку рисков и угроз в связи с побочными излучениями аппаратуры. Особенно если принять во внимание, что все эти годы работал закон Мура, значительно расширивший возможности злоумышленников, обладающих относительно небольшим бюджетом для финансирования атак. В частности, специализированное и весьма дорогое широкополосное оборудование для обработки сигналов, пятнадцать-двадцать лет назад доступное лишь богатым корпорациям и государственным спецслужбам, ныне может быть заменено DSP-платой с чипами перепрограммируемой логики (FPGA), цена которой не превышает несколько сотен евро. О соответствующих разработках Кембриджской лаборатории, представленных в работах Маркуса Куна [См., к примеру, Markus G. Kuhn: Compromising emanations: eavesdropping risks of computer displays. Technical Report UCAM-CL-TR-577, University of Cambridge, Computer Laboratory, December 2003], и пойдет далее речь.

Методы доступа

Ссекрет

За полувековую историю секретных TEMPEST-исследований в открытую печать так и не попали принятые в государственных ведомствах стандарты и нормативы по защите оборудования от компрометирующих излучений. Защищенное TEMPEST-оборудование продолжает оставаться товаром, подлежащим строгому экспортному контролю.

Любой обзор TEMPEST-атак на компьютерные дисплеи пока еще логично начинать с электронно-лучевых трубок (CRT). Хотя дни таких дисплеев сочтены, аналоговые видеокабели, первоначально разрабатывавшиеся для CRT, до сих пор широко распространены. По этой причине и вследствие более простой природы сигнала в системах на основе CRT компрометирующие излучения данного типа продолжают представлять значительный интерес для исследователей.

Чтобы выдать на экран текст или графику, микропроцессор записывает значения яркости пикселов в буфер кадров. Чип графического контроллера 60–85 раз в секунду считывает содержимое буфера и передает его через кабель в монитор. Здесь видеосигнал усиливается примерно в сто раз и подается на электронно-лучевую трубку. Многие части такой системы могут действовать как непреднамеренные передающие антенны: линии передачи данных от буфера кадров до видеоконтроллера, видеокабель для подсоединения монитора, видеоусилитель в мониторе.