InjectEave: атака, позволяющая перехватить аналоговый аудиосигнал

Когда возникает задача защиты голосовых переговоров, ИБ-специалисты обычно фокусируются на безопасности тех видов данных, которые передают аудиосигнал, — в первую очередь на шифровании. Но рано или поздно голосовые данные из набора цифр превращаются в аналоговый сигнал, поступающий непосредственно на динамики. Казалось бы, если эти динамики находятся в наушниках, то подслушать их не получится. Однако не стоит забывать, что наушники — это электронные устройства, компоненты которых имеют свои физические особенности, которые могут раскрыть тщательно оберегаемые секреты без всяких кибератак. Исследователи из двух гонконгских университетов в своей научной работе предложили атаку InjectEave, которая эксплуатирует эти особенности и позволяет перехватить уже декодированный, аналоговый, аудиосигнал.

В чем суть атаки InjectEave

Процесс преобразования цифровых данных в аналоговую форму, усиление этого сигнала до нужного уровня — все это происходит в электронных компонентах наушников и порождает маломощные электромагнитные помехи. Перехват таких помех и восстановление из них информации — отдельная дисциплина, которой посвящают свои исследования многие эксперты. Вот только в наушниках уровень такого паразитного излучения чрезвычайно низок. Настолько, что перехватить и проанализировать его практически невозможно.

Авторы атаки InjectEave предложили использовать дополнительный излучатель радиосигналов на определенной частоте, направленный на целевое устройства. Те самые слабые помехи от его аналоговых компонентов модулируют сигнал с излучателя. Измененный сигнал перехватывается с расстояния в несколько метров (при наличии чувствительной антенны), а далее атакующий анализирует изменения в нем и восстанавливает изначальный звук.

Технические особенности атаки InjectEave

Главная проблема, затрудняющая перехват электромагнитного излучения «напрямую», — относительно низкая частота сигнала. Например, усилитель звука в наушниках работает на частотах от 20 герц до 20 килогерц, в то время как оптимальные частоты для перехвата электромагнитных помех измеряются в мегагерцах. Исследователи смогли подобрать такую частоту излучаемого радиосигнала, чтобы она также усиливала и интересующий нас сигнал низкой частоты.

Исследователи поставили ряд экспериментов, в ходе которых при помощи антенн для передачи усиливающего сигнала и приема, а также анализатора спектра захватывали и обрабатывали полученные данные. На посвященном атаке мини-сайте авторы выложили исходники перехватов, позволяющие самостоятельно убедиться в эффективности атаки. В большинстве случаев для получения приемлемого результата даже не требовалась какая-то сложная обработка и распознавание — перехваченные переговоры с использованием беспроводных наушников прекрасно различимы, несмотря на повышенный уровень шума.

Всего авторы работы изучили три различных модели беспроводных наушников, а также две модели простых проводных гарнитур. В зависимости от модели менялось эффективное расстояние, с которого было возможно прослушивание (в диапазоне от 1 до 6 метров). Для проводного телефонного аппарата удалось показать двусторонний перехват: получилось прослушать не только звук в динамиках, но и речь потенциальной жертвы, которую захватывали встроенный в гарнитуру микрофон и преобразователь аналогового сигнала в цифровой.

Преимущества и ограничения метода

Любая атака, при которой требуется максимально близко подобраться к объекту шпионажа, сложна по определению. Еще больше усложняет атаку необходимость подбирать частоту усиливающего радиосигнала для каждого конкретного устройства — например, в ходе своих экспериментов ученым пришлось использовать частоты от 1 до 8 мегагерц.

Несмотря на эти оговорки, большим преимуществом данной атаки является работа именно с особенностями аналоговых компонентов электронного устройства. Они издают паразитные помехи по определению, и как-то уменьшить их практически невозможно.

Похожие методы слежки, направленные на перехват цифрового сигнала, можно предотвратить, добавив слой шифрования. Когда речь идет об аналоговой части устройства, каким-то образом защитить полезный сигнал гораздо сложнее. Исследовательская работа еще раз напоминает нам, насколько сложны и непредсказуемы, казалось бы, очень простые и давно знакомые устройства. В некоторых случаях даже максимальная защита данных в цифровом виде оказывается бессильной в тот момент, когда эта информация переводится в аналоговую форму.