利用SDR發(fā)現(xiàn)射頻安全漏洞

在當今的無線和5G時代，公司和個人在其物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)上遇到的安全威脅越來越多。無線RF信號可以被任何擁有低成本無線電設備的人攔截，并使用開源軟件進行解碼，因此必須評估連接設計的安全漏洞。這包括進行滲透測試，干擾，重放攻擊和其他方法來評估物聯(lián)網(wǎng)RF協(xié)議中的漏洞，如藍牙，ZigBee，6LoWPAN，Z-Wave等。

物聯(lián)網(wǎng)設備通信各不相同。以智能家居為例。許多系統(tǒng)將使用ZigBee等技術(shù)直接傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。其他人將通過藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡等協(xié)議直接與附近的節(jié)點交談。其他人仍然會利用某種類型的回程直接到云端。

然而，也有一些共同點。例如，上面提到的所有拓撲都描述了無線網(wǎng)絡實現(xiàn)，這意味著它們都利用RF頻譜。

即使在最簡單的意義上，現(xiàn)代RF通信網(wǎng)絡也要歸功于世界上一些最先進的工程。也就是說，它們?nèi)匀蝗菀资艿揭幌盗谐Ｒ娡{、漏洞和攻擊媒介的影響，包括欺騙、重放、篡改、特權(quán)提升、信息泄露、拒絕服務攻擊。

物聯(lián)網(wǎng)威脅模型已經(jīng)發(fā)展到可以幫助技術(shù)人員和工程組織模擬和阻止此類攻擊。這些模型檢查外部實體、流程、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲如何與系統(tǒng)交互以及在系統(tǒng)內(nèi)交互，然后為防御者提供探測或滲透測試系統(tǒng)弱點的能力。

對于處理多個無線系統(tǒng)或同一系統(tǒng)中多個無線技術(shù)的互聯(lián)設備開發(fā)人員，軟件定義無線電 （SDR） 可以與開放式軟件工具配對，以提供一種靈活、高效且經(jīng)濟高效的方法來測試不同協(xié)議實現(xiàn)的漏洞。

但首先，簡要介紹一下特別提款權(quán)。

SDR 如何幫助識別物聯(lián)網(wǎng)安全威脅和漏洞

軟件定義的無線電包含無線電前端 （RFE） 和數(shù)字后端。它們可用作具有板載 DSP 功能的收發(fā)器，以及與外部系統(tǒng)的連接或連接，以便進一步處理、存儲和監(jiān)控。RFE 包含寬調(diào)諧范圍內(nèi)的接收 （Rx） 和發(fā)送 （Tx） 功能。

最高性能特別提款權(quán)包含：

3 GHz 瞬時帶寬，使用多個獨立的通道、DAC 和 ADC。

FPGA 具有板載 DSP 功能，用于調(diào)制、解調(diào)、上變頻和下變頻。

通過以太網(wǎng)光纖鏈路進行數(shù)據(jù)包分組，其中包含以太網(wǎng)堆棧中的 VITA49 IQ 數(shù)據(jù)

通過 QSFP+ 收發(fā)器，最高瞬時帶寬 SDR 的回程/數(shù)據(jù)吞吐量為 4 x 100 Gbps，可連接到外部設備或系統(tǒng)，以進行進一步的數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)控或處理。

用于滲透測試的特別提款權(quán)

如前所述，滲透測試是一種安全實踐，安全專家試圖在計算機系統(tǒng)中查找漏洞。本練習的目的是識別攻擊者可能濫用的系統(tǒng)防御中的薄弱點。

基于 SDR 的網(wǎng)絡觀察實用程序工具包 （SNOUT） 利用 SDR 被動嗅探并與常見 IoT 協(xié)議進行交互。它提供了一個靈活的交互式框架，用于跨不同的無線協(xié)議傳輸和接收數(shù)據(jù)包，從而能夠通過其適應性強的命令行進行掃描或傳輸。

SNOUT 構(gòu)建為基于 SDR 的通信所需的低級信號轉(zhuǎn)碼過程之上的抽象層。為了提供與現(xiàn)有工具的互操作性并促進高級數(shù)據(jù)包處理，SNOUT 利用了眾所周知的軟件包，如 GNU 無線電、scapy-radio 和專用 SDR 軟件。SNOUT 執(zhí)行設備枚舉、漏洞評估、高級數(shù)據(jù)包重放和數(shù)據(jù)包模糊測試。

Mahony等人通過使用基于信號處理塊的軟件Simulink/GNU無線電實施各種入侵，探索了SDR在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析和滲透測試方面的優(yōu)勢［1］。他們通過采用ZigBee協(xié)議并使用SDR作為WSN / IoT分析工具和關(guān)注外部干擾場景的滲透測試儀，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）的主要安全漏洞。SDR 提供 I/Q 樣本進行分析（即使數(shù)據(jù)包有誤），并產(chǎn)生匹配的協(xié)議干擾。

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)包嗅探器相比，SDR的主要優(yōu)勢是在存在強信道干擾的情況下接收到的樣本。

重放攻擊

重放攻擊是一種網(wǎng)絡攻擊，其中有效數(shù)據(jù)傳輸被欺詐性地重復或延遲。它由發(fā)起者或攔截數(shù)據(jù)并重新傳輸數(shù)據(jù)的對手執(zhí)行，可能是IP數(shù)據(jù)包替換欺騙攻擊的一部分。這是中間人攻擊的較低級別版本之一。

重放攻擊通常是被動的，重新傳輸以前捕獲的原始PHY層有效載荷或基于解碼數(shù)據(jù)合成新幀。

PHY 層是通信堆棧中的最低層。在有線協(xié)議中，它是定義1s和0的電壓，定時和布線。在無線協(xié)議中，它是一種通過RF介質(zhì)發(fā)送能量的模式。

使用 SDR 的重放攻擊通過以下方式實現(xiàn)：

使用特別提款權(quán)記錄信號

使用二進制程序進行解調(diào)和解碼

將二進制文件轉(zhuǎn)換為十六進制 （0x）

使用 RFcat 庫重播。

使用 SDR 收集和反向工程協(xié)議可以幫助您分析各種威脅，并就如何提高安全性提出建議。

例如，物聯(lián)網(wǎng)的Z波路由協(xié)議可以進行逆向工程，以暴露其漏洞。Badenhop等人對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡進行了黑洞攻擊，并表明幀被無聲地丟棄用于給定的源和目的地［2］。黑洞攻擊用于阻止傳感器報告或執(zhí)行控制器和設備之間的命令，從而抑制物聯(lián)網(wǎng)自動化系統(tǒng)的功能。

使用各種物聯(lián)網(wǎng)安全方案緩解攻擊和防御

是的，與硬編碼或默認密碼相比，數(shù)據(jù)加密提供了安全層，但是，如圖所示，現(xiàn)代RF攻擊媒介有可能規(guī)避這些保護和PKI。

SDR 可以有效地發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)漏洞，從而提高整體安全性。而且，當與正確的軟件工具配合使用時，連接的設備開發(fā)人員擁有現(xiàn)成的滲透測試工具，可以加快實現(xiàn)強大的物聯(lián)網(wǎng)安全性。

審核編輯：郭婷