Безопасность 4G: захватываем USB-модем и SIM-карту с помощью SMS

Доклады по результатам исследования были представлены в ноябре на конференции ZeroNights в Москве (Кирилл Нестеров, Алексей Осипов, Тимур Юнусов) и конференции PacSec в Токио (Сергей Гордейчик, Александр Зайцев). В этой публикации мы резюмируем основные идеи исследования, в котором также участвовали Дмитрий Скляров, Глеб Грицай, Дмитрий Курбатов, Сергей Пузанков и Павел Новиков.

Несколько слов о целях данной работы. Дело касается не только безопасности модных смартфонов, с помощью которых мы читаем свои френдленты в социальных сетях. Цифровая мобильная связь стандарта GSM используется сейчас во многих критических инфраструктурах, включая промышленные системы управления (SCADA). Другой пример из повседневной жизни, с которым никому не хотелось бы встретиться – это кража денег с банковских счетов. Между тем, многие наверняка видели такие маленькие антенны у банкоматов – здесь тоже GSM:

Современный модем для беспроводной связи — это компьютер, на который установлена известная операционная система (обычно Linux или Android) и ряд специальных приложений с достаточно широким и возможностями. В этом программном обеспечении и протоколах передачи данных есть уязвимости, которые уже эксплуатировались в последние годы — например, чтобы разлочить модем и отвязать от оператора. Одним из средств защиты от таких взломов стал перенос многих сервисов на Веб — однако это дало лишь новые возможности для атак.

Для нашего исследования мы взяли шесть различных линеек USB-модемов с 30 различными прошивками. Забегая вперёд — не удалось взломать только три прошивки.

Что удалось сделать с остальными? Для начала идентифицируем «железку». В этом нам помогают документация и поисковые системы. В некоторых случаях Google помогает даже больше – можно сразу найти пароль для telnet-доступа:

Однако для внешних коммуникаций нам нужен не telnet, а http. Подключаем модем к компьютеру и изучаем его, как отдельный сетевой узел с веб-приложениями. Находим возможность атаки через браузер (CSRF, XSS, RCE). Таким способом заставляем модем рассказать о себе разные полезные данные:

Помимо раскрытия данных, на атакованном модеме можно:

• Поменять настойки DNS (что позволяет перехватывать трафик);
• Поменять настройки SMS-центра (перехват SMS или манипулирование ими);
• Сменить пароль на портале самообслуживания через SMS (что позволяет увести деньги со счета, подписавшись на сторонний сервис);
• Заблокировать модем путём набора неверных PIN- и PUK-кодов;
• Удаленно «обновить» прошивку модема.

Можно развить атаку и дальше — добраться до компьютера, к которому подключён USB-модем. Один из вариантов такой атаки: на захваченный модем устанавливается драйвер USB-клавиатуры, после чего компьютер воспринимает модем как устройство ввода. С этой «мнимой клавиатуры» на компьютер передаётся команда перезагрузки с внешнего диска, роль которого играет всё тот же модем. Таким образом на «материнский» компьютер можно установить bootkit, позволяющий дистанционно управлять компьютером.

Лучшее, что может сделать пользователь для защиты от подобных атак — не засовывать что попало в свои USB-порты. Понимая при этом, что к выражению «что попало» относятся даже USB-модемы, которые снаружи кажутся всего лишь маленьким и безобидным устройством связи.

Вторая часть нашего исследования касалась SIM-карт. Тот факт, что сама «симка» тоже является компьютером со своей ОС, файловой системой и многофункциональными приложениями, уже демонстрировали многие другие исследователи. Так, в мае этого года на конференции Positive Hack Days специалист по шифрованию Карстен Ноэль показал, что приложения «симок» (TARS) защищены по-разному. Некоторые можно взломать путём подбора DES-ключей, а некоторые отвечают на внешние команды вообще безо всякой защиты — и рассказывают о себе много лишнего.

Для подбора ключей в нашем исследовании использовался набор программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), которые вошли в моду пару лет назад для майнинга цифровой валюты Bitcoin, а после падения популярности этого развлечения сильно подешевели. Наша плата из восьми модулей *ZTEX 1.15y за 2 тыс. евро считает со скоростью 245.760 Mcrypt/sec, что позволяет подобрать ключ DES за 3 дня.

После этого мы можем посылать команды известным TAR'ам и управлять ими. В частности, менеджер карты Card manager позволяет нам загрузить на «симку» своё java-приложение.
Другой интересный TAR — это файловая система File system, где хранятся TMSI (идентификатор телефона в мобильной сети) и Kc (ключ шифрования трафика). Доступ к ним позволяет нам с помощью бинарного SMS:

• Расшифровать трафик абонента без подбора ключей;
• Подменить абонента (получать его звонки и SMS);
• Следить за перемещениями абонента;
• При наличии PIN-кода, защищающего файловую систему, можно заблокировать абонента (три неверных PIN-кода и 10 неверных PUK-кодов, после чего карта блокируется).

В заключение — простая статистика. В данном исследовании использовалось более ста SIM-карт различных операторов. Описанным уязвимостям подвержены 20% из них, то есть каждая пятая «симка».
При этом едва ли можно дать какие-то советы по защите для конечных пользователей: атаки происходят на довольно низком техническом уровне, поэтому решать вопросы безопасности здесь должны производители SIM-карт и операторы. Западная IT-пресса, кстати, уже описывает данное исследование в новостях как «возможность взлома миллионов SIM-карт и USB-модемов».
P. S. Это было не единственное исследование экспертов Positive Technologies, представленное на ZeroNights'14. На той же конференции Артем Шишкин и Марк Ермолов рассказали о механизмах обхода системы защиты Windows PatchGuard в Windows 8: некоторые детали исследования можно найти здесь, подробности будут представлены в одном из наших следующих постов.

Материалы предоставлены: http://habrahabr.ru/company/pt/blog/243697/