Cuộc tấn công Bus Driver hoạt động như thế nào?

Nhóm nghiên cứu — do cựu nghiên cứu sinh tiến sĩ UC San Diego Sam Crow dẫn đầu — đã thiết kế, chế tạo và lập trình một bảng mạch nhỏ hoạt động như một thiết bị thứ ba độc hại được cài xen giữa hai máy tính quan trọng trên máy bay . Dưới đây là cách cuộc tấn công diễn ra:

Cài đặt vật lý trong vòng chưa đầy 60 giây

Thiết bị, có kích thước gần bằng một đồng xu và chỉ tốn chưa đến 100 USD để chế tạo, được cài đặt bằng cách mở một cửa hầm bên ngoài thân máy bay để tiếp cận khoang điện tử và thiết bị (E&E) . Kẻ tấn công có thể mở cửa hầm này trong khoảng 15 giây mà không cần dụng cụ đặc biệt, sau đó cắm thiết bị vào một cổng Máy tính Bảo trì Trên không (OMC) lộ ra ngoài . Toàn bộ quá trình chỉ mất chưa đầy 60 giây, và thiết bị đủ nhỏ để giấu dưới nắp bụi của cổng, trở nên vô hình trong quá trình kiểm tra thông thường .

Khai thác bus dữ liệu điện tử hàng không ARINC 429

Sau khi được kết nối, thiết bị xâm nhập vào bus dữ liệu ARINC 429 không được mã hóa, một bus nối tiếp đơn chủ mang mọi giao tiếp giữa Máy tính Quản lý Bay (FMC) và Bộ điều khiển và Hiển thị Đa chức năng (MCDU) của phi công . ARINC 429 không có bất kỳ cơ chế xác thực hoặc mã hóa nào. Quan trọng hơn, thiết kế điện của nó sử dụng các điện trở phối hợp trở kháng cho phép một thiết bị độc hại có thể ghi đè các tín hiệu hợp pháp về mặt điện bằng cách truyền dòng điện lớn hơn lên đường bus so với bộ phát được ủy quyền . Các nhà nghiên cứu gọi kỹ thuật triệt tiêu tín hiệu này là cuộc tấn công "Bus Driver" .

Thiết bị có thể thay đổi những gì?

Sau khi thiết bị Bus Driver ghi đè được bus, nó có thể tiêm các lệnh giả mạo để:

• Thay đổi các điểm đường bay và chuyển hướng máy bay khỏi lộ trình đã lập trình
• Thay đổi các tính toán trọng lượng cất cánh, ảnh hưởng trực tiếp đến V-speeds (tốc độ cần thiết để cất cánh)
• Sửa đổi các giá trị nhiệt độ không khí bên ngoài và lượng nhiên liệu, làm thay đổi các tính toán hiệu suất quan trọng

Tàng hình: Màn hình phi công bị giả mạo

Đồng thời, thiết bị gửi dữ liệu giả tới màn hình buồng lái để phi công vẫn thấy kế hoạch bay gốc, không bị thay đổi — giấu nhẹm mọi sự thay đổi . Phi công sẽ không thấy bất kỳ cảnh báo hoặc sự bất thường nào trên màn hình MCDU, khiến cuộc tấn công cực kỳ khó bị phát hiện từ buồng lái .

Điều khiển qua Wi-Fi khi đang bay

Thiết bị bao gồm một bộ phát Wi-Fi, cho phép kẻ tấn công gửi lệnh không dây theo thời gian thực hoặc thậm chí triển khai một bản cập nhật phần mềm độc hại trong khi máy bay đang bay . Điều này có nghĩa là thiết bị có thể được điều khiển từ thời điểm nó được cài đặt cho đến suốt chuyến bay.

Phản ứng của Boeing

Nhóm nghiên cứu đã tiết lộ lỗ hổng này cho Boeing lần đầu tiên vào năm 2020, sau đó hợp tác chặt chẽ với nhà sản xuất để kiểm tra và xác thực cuộc tấn công trong phòng thí nghiệm của Boeing .

Đáp lại, Boeing đã đưa ra một tuyên bố hạ thấp rủi ro thực tế: "Các chuyên gia kỹ thuật của chúng tôi tin tưởng rằng các lớp bảo vệ hiện có trên máy bay, bao gồm cả trong thiết kế hệ thống và môi trường vận hành, cung cấp đủ biện pháp giảm thiểu để hạn chế đáng kể khả năng xảy ra và rủi ro của các cuộc tấn công trong thực tế" . Boeing cũng cho biết họ đã tiến hành đánh giá riêng về thiết kế, lắp đặt và giao diện của các thành phần liên quan để đáp ứng những phát hiện của các nhà nghiên cứu .

Các biện pháp giảm thiểu được đề xuất

Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một loạt biện pháp để giải quyết lỗ hổng, bao gồm :

• Chặn vật lý quyền truy cập vào cổng OMC/dịch vụ bên ngoài, ví dụ như bằng các tấm chắn có khóa hoặc niêm phong chống giả mạo
• Cải thiện khả năng cách ly điện trên bus ARINC 429 để gây khó khăn cho các cuộc tấn công dẫn động bus
• Thêm xác thực mật mã cho các thông báo ARINC 429
• Triển khai cảm biến kết hợp và kiểm tra chéo để các hệ thống dự phòng có thể phát hiện sự khác biệt giữa các tham số bay
• Cải thiện cảnh báo trong buồng lái để phi công được thông báo về sự không khớp giữa dữ liệu FMC và dữ liệu hiển thị

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng những phát hiện của họ không yêu cầu phải dừng hoạt động của toàn bộ đội bay, mà chỉ kêu gọi các cải tiến thiết thực trong ngắn hạn đối với an ninh vật lý và tính toàn vẹn của bus điện tử hàng không .

Cuộc tấn công Bus Driver hoạt động như thế nào?

Nhóm nghiên cứu — do cựu nghiên cứu sinh tiến sĩ UC San Diego Sam Crow dẫn đầu — đã thiết kế, chế tạo và lập trình một bảng mạch nhỏ hoạt động như một thiết bị thứ ba độc hại được cài xen giữa hai máy tính quan trọng trên máy bay . Dưới đây là cách cuộc tấn công diễn ra:

Cài đặt vật lý trong vòng chưa đầy 60 giây

Thiết bị, có kích thước gần bằng một đồng xu và chỉ tốn chưa đến 100 USD để chế tạo, được cài đặt bằng cách mở một cửa hầm bên ngoài thân máy bay để tiếp cận khoang điện tử và thiết bị (E&E) . Kẻ tấn công có thể mở cửa hầm này trong khoảng 15 giây mà không cần dụng cụ đặc biệt, sau đó cắm thiết bị vào một cổng Máy tính Bảo trì Trên không (OMC) lộ ra ngoài . Toàn bộ quá trình chỉ mất chưa đầy 60 giây, và thiết bị đủ nhỏ để giấu dưới nắp bụi của cổng, trở nên vô hình trong quá trình kiểm tra thông thường .

Khai thác bus dữ liệu điện tử hàng không ARINC 429

Sau khi được kết nối, thiết bị xâm nhập vào bus dữ liệu ARINC 429 không được mã hóa, một bus nối tiếp đơn chủ mang mọi giao tiếp giữa Máy tính Quản lý Bay (FMC) và Bộ điều khiển và Hiển thị Đa chức năng (MCDU) của phi công . ARINC 429 không có bất kỳ cơ chế xác thực hoặc mã hóa nào. Quan trọng hơn, thiết kế điện của nó sử dụng các điện trở phối hợp trở kháng cho phép một thiết bị độc hại có thể ghi đè các tín hiệu hợp pháp về mặt điện bằng cách truyền dòng điện lớn hơn lên đường bus so với bộ phát được ủy quyền . Các nhà nghiên cứu gọi kỹ thuật triệt tiêu tín hiệu này là cuộc tấn công "Bus Driver" .

Thiết bị có thể thay đổi những gì?

Sau khi thiết bị Bus Driver ghi đè được bus, nó có thể tiêm các lệnh giả mạo để:

• Thay đổi các điểm đường bay và chuyển hướng máy bay khỏi lộ trình đã lập trình
• Thay đổi các tính toán trọng lượng cất cánh, ảnh hưởng trực tiếp đến V-speeds (tốc độ cần thiết để cất cánh)
• Sửa đổi các giá trị nhiệt độ không khí bên ngoài và lượng nhiên liệu, làm thay đổi các tính toán hiệu suất quan trọng

Tàng hình: Màn hình phi công bị giả mạo

Đồng thời, thiết bị gửi dữ liệu giả tới màn hình buồng lái để phi công vẫn thấy kế hoạch bay gốc, không bị thay đổi — giấu nhẹm mọi sự thay đổi . Phi công sẽ không thấy bất kỳ cảnh báo hoặc sự bất thường nào trên màn hình MCDU, khiến cuộc tấn công cực kỳ khó bị phát hiện từ buồng lái .

Điều khiển qua Wi-Fi khi đang bay

Thiết bị bao gồm một bộ phát Wi-Fi, cho phép kẻ tấn công gửi lệnh không dây theo thời gian thực hoặc thậm chí triển khai một bản cập nhật phần mềm độc hại trong khi máy bay đang bay . Điều này có nghĩa là thiết bị có thể được điều khiển từ thời điểm nó được cài đặt cho đến suốt chuyến bay.

Phản ứng của Boeing

Nhóm nghiên cứu đã tiết lộ lỗ hổng này cho Boeing lần đầu tiên vào năm 2020, sau đó hợp tác chặt chẽ với nhà sản xuất để kiểm tra và xác thực cuộc tấn công trong phòng thí nghiệm của Boeing .

Đáp lại, Boeing đã đưa ra một tuyên bố hạ thấp rủi ro thực tế: "Các chuyên gia kỹ thuật của chúng tôi tin tưởng rằng các lớp bảo vệ hiện có trên máy bay, bao gồm cả trong thiết kế hệ thống và môi trường vận hành, cung cấp đủ biện pháp giảm thiểu để hạn chế đáng kể khả năng xảy ra và rủi ro của các cuộc tấn công trong thực tế" . Boeing cũng cho biết họ đã tiến hành đánh giá riêng về thiết kế, lắp đặt và giao diện của các thành phần liên quan để đáp ứng những phát hiện của các nhà nghiên cứu .

Các biện pháp giảm thiểu được đề xuất

Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một loạt biện pháp để giải quyết lỗ hổng, bao gồm :

• Chặn vật lý quyền truy cập vào cổng OMC/dịch vụ bên ngoài, ví dụ như bằng các tấm chắn có khóa hoặc niêm phong chống giả mạo
• Cải thiện khả năng cách ly điện trên bus ARINC 429 để gây khó khăn cho các cuộc tấn công dẫn động bus
• Thêm xác thực mật mã cho các thông báo ARINC 429
• Triển khai cảm biến kết hợp và kiểm tra chéo để các hệ thống dự phòng có thể phát hiện sự khác biệt giữa các tham số bay
• Cải thiện cảnh báo trong buồng lái để phi công được thông báo về sự không khớp giữa dữ liệu FMC và dữ liệu hiển thị

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng những phát hiện của họ không yêu cầu phải dừng hoạt động của toàn bộ đội bay, mà chỉ kêu gọi các cải tiến thiết thực trong ngắn hạn đối với an ninh vật lý và tính toàn vẹn của bus điện tử hàng không .