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嵌入式系統(tǒng)上的12種常見(jiàn)攻擊
成都創(chuàng)新互聯(lián)公司自2013年起，先為開(kāi)福等服務(wù)建站，開(kāi)福等地企業(yè)，進(jìn)行企業(yè)商務(wù)咨詢服務(wù)。為開(kāi)福企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機(jī)+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務(wù)解決您的所有建站問(wèn)題。
嵌入式系統(tǒng)的攻擊可根據(jù)其目標(biāo)分為三類：
對(duì)嵌入式系統(tǒng)的攻擊類型
讓我們找出針對(duì)這些類型攻擊的關(guān)鍵特征，常見(jiàn)示例以及可能的對(duì)策。
基于軟件的攻擊
基于軟件的攻擊針對(duì)系統(tǒng)的大腦-管理設(shè)備的應(yīng)用程序。對(duì)軟件的成功攻擊使黑客能夠訪問(wèn)數(shù)據(jù)或獲得對(duì)嵌入式系統(tǒng)的控制。
搜索軟件設(shè)計(jì)和代碼中的漏洞是最常見(jiàn)的攻擊手段，因?yàn)榭梢赃h(yuǎn)程進(jìn)行此類攻擊。而且，基于軟件的攻擊不需要黑客的專業(yè)知識(shí)，因?yàn)樗麄兛梢允褂玫湫偷墓?，例如部署惡意軟件和暴力破解?/p>
最普遍的基于軟件的攻擊包括：
· 惡意軟件
· 暴力訪問(wèn)
· 內(nèi)存緩沖區(qū)溢出
· 利用web服務(wù)
對(duì)嵌入式系統(tǒng)的惡意軟件攻擊與任何其他系統(tǒng)的工作方式相同：黑客部署了一段惡意代碼，這些代碼試圖攔截存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，控制受害系統(tǒng)或?qū)ζ溥M(jìn)行破壞。通常，黑客會(huì)偽造固件更新，驅(qū)動(dòng)程序或安全補(bǔ)丁來(lái)分發(fā)惡意軟件。
為了防止此類攻擊，可以實(shí)施以下保護(hù)措施：
· 應(yīng)用黑名單方法，即開(kāi)發(fā)人員為系統(tǒng)檢測(cè)到的任何新惡意軟件創(chuàng)建簽名，并將這些簽名添加到嵌入式系統(tǒng)固件中。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到具有已知簽名的軟件時(shí)，它將不會(huì)運(yùn)行它。
· 使用白名單保護(hù)，為所有受信任的軟件源創(chuàng)建特定的簽名。這允許系統(tǒng)只運(yùn)行具有正確簽名的軟件。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，強(qiáng)制訪問(wèn)憑證就是猜測(cè)憑證的過(guò)程。大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)提供對(duì)圖形用戶界面（GUI）的遠(yuǎn)程訪問(wèn)，黑客可以利用該界面進(jìn)行攻擊。您可以通過(guò)使用強(qiáng)密碼和限制登錄嘗試次數(shù)來(lái)防止暴力強(qiáng)制攻擊。
內(nèi)存緩沖區(qū)溢出是一種攻擊，當(dāng)黑客手動(dòng)溢出分配給包含在嵌入式系統(tǒng)中移動(dòng)的數(shù)據(jù)的內(nèi)存緩沖區(qū)時(shí)。黑客部署的漏洞攻擊使內(nèi)存緩沖區(qū)充滿了過(guò)多的數(shù)據(jù)。在這種情況下，嵌入式操作系統(tǒng)將把其中的一些數(shù)據(jù)記錄到緩沖區(qū)旁邊的內(nèi)存段中。記錄的數(shù)據(jù)可能包含外殼代碼或其他漏洞，幫助黑客獲取憑據(jù)并提升其訪問(wèn)權(quán)限。
通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)沙箱將溢出的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)隔離，可以解決此問(wèn)題。請(qǐng)記住，您的沙箱必須非常復(fù)雜，因?yàn)樵S多現(xiàn)代漏洞利用了躲避沙箱的技術(shù)。
基于網(wǎng)絡(luò)的攻擊
這種攻擊利用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施漏洞，也可以遠(yuǎn)程執(zhí)行。利用這些漏洞，黑客可以偵聽(tīng)、攔截和修改嵌入式系統(tǒng)傳輸?shù)牧髁俊?/p>
讓我們看一下最常見(jiàn)的基于網(wǎng)絡(luò)的攻擊：
· 中間人（MITM）
· 域名系統(tǒng)（DNS）中毒
· 分布式拒絕服務(wù)（DDoS）
· 會(huì)話劫持
· 信號(hào)干擾
MITM攻擊用于攔截或更改嵌入式系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。為了執(zhí)行它，黑客改變兩個(gè)設(shè)備的連接參數(shù)，以便在它們之間放置第三個(gè)設(shè)備。如果黑客可以獲得或更改這兩個(gè)設(shè)備使用的加密密鑰，他們就可以以一種很難檢測(cè)到的方式進(jìn)行竊聽(tīng)，因?yàn)檫@不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成干擾。
通過(guò)加密傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并使用Internet協(xié)議安全（IPsec）安全地傳輸密鑰和數(shù)據(jù)，可以防止或阻止MITM攻擊。
DNS中毒會(huì)迫使本地DNS服務(wù)器根據(jù)黑客的需求修改其記錄。DNS服務(wù)器將可記憶的域名和主機(jī)名轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的IP地址。通過(guò)使用DNS服務(wù)器的漏洞并毒害其緩存，黑客可以將流量從目標(biāo)網(wǎng)站重新路由到任何其他地址。
域名系統(tǒng)安全擴(kuò)展（DNS-SEC）協(xié)議通過(guò)對(duì)DNS發(fā)布或傳輸?shù)娜魏螖?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字簽名來(lái)防止DNS服務(wù)器中毒。
DDoS是一種眾所周知的攻擊，它通過(guò)來(lái)自不同來(lái)源的請(qǐng)求使系統(tǒng)溢出從而使系統(tǒng)不可用。這種攻擊很難阻止，因?yàn)檎?qǐng)求量巨大。沒(méi)有針對(duì)DDoS攻擊的通用保護(hù)。但是，在您的嵌入式軟件中添加防火墻以及流量分析和過(guò)濾算法將大大提高防止DDoS攻擊或及時(shí)檢測(cè)它們的機(jī)會(huì)。
會(huì)話劫持類似于MITM攻擊，但目標(biāo)不同：黑客偵聽(tīng)嵌入式系統(tǒng)流量以獲取身份驗(yàn)證憑據(jù)。執(zhí)行劫持的方法有多種：固定用戶會(huì)話標(biāo)識(shí)符，竊取會(huì)話緩存，跨站點(diǎn)腳本等等。
防范此類攻擊的方法很經(jīng)典：對(duì)憑據(jù)和可能包含憑據(jù)的任何數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，定期更改憑據(jù)，以及在會(huì)話結(jié)束時(shí)處置與會(huì)話相關(guān)的任何數(shù)據(jù)。
信號(hào)干擾在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中很常見(jiàn)。借助這種技術(shù)，黑客會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中造成干擾，從而干擾或扭曲來(lái)自設(shè)備的通信。根據(jù)干擾器的類型，它可能會(huì)阻塞信道上的任何通信，在目標(biāo)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時(shí)開(kāi)始工作，或者在檢測(cè)到特定數(shù)據(jù)包時(shí)被激活。這樣的攻擊會(huì)使嵌入式系統(tǒng)不可用。
要停止信號(hào)干擾，請(qǐng)部署適合您軟件的抗干擾機(jī)制 [PDF]。請(qǐng)記住，此保護(hù)措施還將保護(hù)您的嵌入式系統(tǒng)免受其他設(shè)備造成的意外干擾。
旁道攻擊
旁道攻擊是利用嵌入式系統(tǒng)中的硬件安全缺陷來(lái)攻擊它們。旁道攻擊是最困難和最昂貴的攻擊類型，因?yàn)樗枰_了解目標(biāo)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和物理可用性。為了進(jìn)行側(cè)信道攻擊，黑客收集系統(tǒng)功耗、電磁泄漏、操作時(shí)間等信息。
因此，他們可以計(jì)算出系統(tǒng)和連接設(shè)備的內(nèi)部操作，竊取密碼密鑰，甚至獲得對(duì)系統(tǒng)的控制權(quán)。
以下是最常見(jiàn)的旁道攻擊列表：
· 功率分析
· 定時(shí)攻擊
· 電磁分析
功耗分析攻擊需要對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行物理訪問(wèn)，以便探測(cè)其連接并檢測(cè)功耗的變化。這些變化取決于系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)，因此黑客可以檢測(cè)到系統(tǒng)何時(shí)處理特定類型的信息并截獲它。要防止此攻擊，請(qǐng)使用數(shù)據(jù)屏蔽技術(shù)修改敏感內(nèi)容，使其看起來(lái)像不重要的數(shù)據(jù)。
定時(shí)攻擊是基于嵌入式系統(tǒng)操作的時(shí)間。它們用于獲取信息，如應(yīng)用的加密算法、指令時(shí)間和代碼分支中的數(shù)據(jù)依賴差異、緩存訪問(wèn)時(shí)間等等。這種類型的攻擊還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行物理訪問(wèn)和對(duì)嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)的深入了解。
由于定時(shí)攻擊強(qiáng)烈依賴于線性和可預(yù)測(cè)的軟件操作，您可以通過(guò)使用隨機(jī)數(shù)對(duì)空閑周期中的活動(dòng)進(jìn)行重新安排來(lái)防止此類攻擊?；诖藢?duì)嵌入式系統(tǒng)的時(shí)序分析將具有極大的挑戰(zhàn)性。
電磁分析為黑客提供了另一種無(wú)需黑客攻擊就能查看嵌入式軟件的方法。黑客可以使用電磁分析來(lái)記錄和分析設(shè)備的發(fā)射，找出其加密操作，甚至提取秘密密鑰。這是最耗時(shí)且成本最高的攻擊類型，因?yàn)樗枰?/p>
· 物理上接近嵌入式系統(tǒng)
· 有關(guān)系統(tǒng)嵌入到的設(shè)備的布局的信息
· 與其他設(shè)備隔離以保護(hù)系統(tǒng)免受電磁干擾
硬件設(shè)計(jì)師可以通過(guò)降低信號(hào)強(qiáng)度或增加物理保護(hù)（例如使用某些類型的膠水或電路和電線屏蔽）來(lái)使收集電磁信號(hào)變得困難。隨機(jī)性和加密過(guò)程的中斷也是對(duì)抗電磁分析的有效措施。
我們上面討論的嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全措施可以幫助您預(yù)防或阻止特定類型的攻擊。在下一部分中，我們提供了11條建議來(lái)有效保護(hù)嵌入式硬件和軟件。
保護(hù)嵌入式系統(tǒng)的11個(gè)最佳實(shí)踐
在開(kāi)始編碼之前，請(qǐng)研究嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以發(fā)現(xiàn)有效的安全措施和開(kāi)發(fā)實(shí)踐。例如，注意：
· OWASP嵌入式應(yīng)用程序安全性
· IEEE標(biāo)準(zhǔn)
· NIST 為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商提供的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)安全活動(dòng) [PDF]
· IPA的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程參考指南 [PDF]
通過(guò)以下實(shí)踐，您可以在從設(shè)計(jì)到支持的所有開(kāi)發(fā)階段使您的保護(hù)更加可靠：
提高嵌入式系統(tǒng)安全性的11個(gè)最佳實(shí)踐
設(shè)計(jì)和軟件配置
1.使用安全的語(yǔ)言。在編寫(xiě)第一行代碼之前，請(qǐng)針對(duì)您選擇的語(yǔ)言研究嵌入式軟件開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。例如，如果您要使用C或C ++，請(qǐng)首先學(xué)習(xí)MISRA-C / C ++。
2.啟用安全啟動(dòng)。此功能允許微處理器在執(zhí)行固件之前驗(yàn)證加密密鑰和固件的位置。為了增強(qiáng)這種保護(hù)，您還可以啟用處理器的受信任執(zhí)行環(huán)境功能，該功能在微處理器中創(chuàng)建一個(gè)安全區(qū)域來(lái)存儲(chǔ)固件。
3.禁用不安全和不必要的服務(wù)。要定義此類服務(wù)，您需要分析系統(tǒng)的操作。通常，此類服務(wù)的列表包括Telnet和瑣碎文件傳輸協(xié)議，調(diào)試代理，開(kāi)放端口等。
內(nèi)存和應(yīng)用程序安全
1.限制內(nèi)存分配。實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)存管理單元，為緩沖區(qū)、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序分配足夠的內(nèi)存。內(nèi)存管理單元有助于保持嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行的平衡，并防止內(nèi)存緩沖區(qū)溢出。此外，盡可能將內(nèi)存切換到只讀模式。
2.創(chuàng)建分區(qū)。將嵌入式系統(tǒng)的重要部分（如操作系統(tǒng)、GUI和安全應(yīng)用程序）劃分為不同的分區(qū)，有助于將它們彼此隔離并包含攻擊。分區(qū)可以是物理分區(qū)和虛擬分區(qū)。
通訊安全
1.實(shí)施訪問(wèn)控制。不受保護(hù)地訪問(wèn)嵌入式系統(tǒng)的任何部分都是對(duì)黑客的公開(kāi)邀請(qǐng)。要保護(hù)您的訪問(wèn)點(diǎn)，請(qǐng)使用強(qiáng)憑據(jù)并對(duì)其進(jìn)行加密，實(shí)現(xiàn)最小權(quán)限原則，并盡可能啟用身份驗(yàn)證。
2.保護(hù)通信通道。實(shí)現(xiàn)IPsec、DNS-SEC、SSH或SSL協(xié)議，并使用私人虛擬網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與嵌入式系統(tǒng)的任何通信。部署防火墻來(lái)過(guò)濾流量也是一個(gè)很好的做法。
數(shù)據(jù)保護(hù)
1.加密所有內(nèi)容。所有固件更新、傳輸和處理的數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)的憑證都必須加密。使用加密簽名來(lái)驗(yàn)證從可信來(lái)源獲得的文件并檢測(cè)可疑的修改。
2.混淆目標(biāo)代碼?；煜且粋€(gè)過(guò)程，使你的代碼糾纏在一起，對(duì)黑客來(lái)說(shuō)不清楚，但在嵌入式系統(tǒng)中是可執(zhí)行的。甚至可以通過(guò)混淆來(lái)加速代碼的執(zhí)行。這項(xiàng)措施將使黑客更難對(duì)你的代碼進(jìn)行反向工程。
發(fā)布和支持
1.進(jìn)行端到端威脅評(píng)估。完整的安全評(píng)估包括：
a.從設(shè)備制造商，軟件開(kāi)發(fā)人員和最終用戶的角度執(zhí)行完整的生命周期分析并識(shí)別潛在威脅
b.創(chuàng)建風(fēng)險(xiǎn)矩陣，并通過(guò)每個(gè)可能的渠道估算攻擊的可能性和成功率
c.自己模擬黑客攻擊或進(jìn)行黑盒滲透測(cè)試
2.定期更新軟件。無(wú)論為舊的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件有多么困難，這樣做總是有益的。在新的軟件版本中，您可以推出其他安全措施，以抵消新型攻擊或修補(bǔ)漏洞（如果在產(chǎn)品發(fā)布后發(fā)現(xiàn)一個(gè)漏洞）。別忘了添加如上所述的黑名單和白名單保護(hù)。這些方法將阻止從不受信任的來(lái)源安裝軟件。
有了這些實(shí)踐，您就可以使網(wǎng)絡(luò)犯罪分子更難為嵌入式系統(tǒng)盜用您的軟件。
結(jié)論
為嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。開(kāi)發(fā)人員必須實(shí)現(xiàn)所有必需的功能，同時(shí)要考慮多個(gè)設(shè)備的限制并保護(hù)軟件免受攻擊。威脅可能來(lái)自不同的來(lái)源和渠道，因此在微處理器和少量?jī)?nèi)存中安裝針對(duì)所有這些威脅的保護(hù)似乎是不可能的。
本文翻譯自：https://www.apriorit.com/dev-blog/690-embedded-systems-attacks如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明原文地址
本文題目：嵌入式系統(tǒng)上的12種常見(jiàn)攻擊及其防范方法（下）
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