Гигабайты власти. Информационные технологии между свободой и тоталитаризмом - Берд Киви

Ряд недорогих и эффективных методов противодействия методам ДАЛ и ДАИ известен по разработкам Cryptography Research. В частности, созданы особые аппаратные и программные методы, обеспечивающие значительно меньший уровень утечек компрометирующей информации, внесение шума в измерения, декоррелирование (разделение взаимозависимостей) внутренних переменных и секретных параметров, а также декоррелирование по времени криптографических операций. Значительный ряд новых методов защиты предложен компьютерными лабораториями Лувена и Кембриджа [http://www.dice.ucl.ac.be/crypto; http://www.cl.cam.ac.uk/Research/Security/tamper/].

Разработкой мер защиты смарт-карт от вскрытия, конечно же, занимаются не только в университетах или маленьких фирмах вроде Cryptography Research Пола Кочера или Advanced Digital Security Research Оливера Кеммерлинга. Большая работа ведется и непосредственно в смарт-карточной индустрии, где, правда, предпочитают эту деликатную тему публично не обсуждать. Но иногда кое-какая информация все же просачивается. Так, на криптографической выставке-конференции RSA-2002 интереснейшая экспозиция была устроена компанией Datacard Group, специализирующейся на разработке смарт-карт.

На своем выставочном стенде сотрудники фирмы развернули некий «полевой вариант» небольшой электронной лаборатории. Буквально на глазах изумленной публики демонстрировалось вскрытие смарт-карт с помощью описанных выше методов ДАЛ и ДАИ. Оборудования для этих работ требовалось совсем немного - осциллограф, компьютер да несколько «специальных коробочек».

Для зрителей процесс вскрытия смарт-карты выглядел примерно так: «Сейчас вы видите на экране осциллографа последовательность вертикальных всплесков. Это циклы DES-алгоритма, шифрующего информацию в чипе карты. Давайте увеличим разрешение картинки. Внутри цикла вы видите пики характерной формы - это S-боксы, преобразующие нужный нам ключ. Давайте запустим программу вскрытия, которая по особенностям этих сигналов отыскивает биты секретной информации, и вот через минуту или две мы получаем ключ на выходе программы».

Значительно более стойкий криптоалгоритм Triple-DES вскрывался аналогично, но примерно раза в 3 раза больше по времени. Те же самые несколько минут уходили у аналитиков Datacard на отыскание пары больших простых чисел, образующих ключ в алгоритме RSA. Для этого не использовались, ясное дело, ужасно трудоемкие методы факторизации (разложения числа на множители), а «просто» внимательно анализировались реакции чипа смарт-карты на небольшие варьирования в напряжении и частоте при подаче питания…

Самый эффектный, пожалуй, трюк - это извлечение информации из бесконтактных смарт-карт, когда вскрытие устройства и считывание секретного ключа делается с помощью специального радиочастотного интерфейса - дистанционно и абсолютно незаметно для владельца [СР02].

Одно дело читать обо всех этих методах в абстрактных исследовательских статьях и совсем другое - увидеть, как данная кухня функционирует реально. По свидетельству специалистов, открывающаяся картина действительно впечатляет. И заставляет очень серьезно переосмыслить реальную безопасность технологии.

В начале 2002 г. властями Гонконга принято решение о том, что начиная с 11-летнего возраста все жители этого особого региона Китая должны иметь идентификационную смарт-карту, содержащую фотографию, имя, пол, дату рождения, статус проживания и биометрическую информацию об отпечатках больших пальцев обеих рук. В принципе, жителям Гонконга к паспортам не привыкать, поскольку их ввели еще в 1949 году, когда из завоеванного Мао Цзэдуном Китая в эту британскую колонию хлынул поток мигрантов, не испытывавших энтузиазма в отношении коммунистов. Тогда-то властям и понадобилось срочно разделить народ на «местных» и «приезжих». Уже несколько лет, как Гонконг вновь стал частью Китая, однако особый экономический статус, отдельное управление и жесткий контроль за иммиграцией лишь упрочили паспортную систему.

Введение смарт-карт с биометрической информацией в качестве идентификационных документов набирает масштабы во многих технологически продвинутых странах мира, от Финляндии и Италии до Малайзии и Японии. Но попутно растут опасения, что технологии компьютерной идентификации делают слишком простыми злоупотребления как на почве хищения личности, так и тотальной слежки за гражданами. Для Гонконга это особо актуально, потому что, как хорошо известно, именно здесь сосредоточено значительное количество квалифицированных кракеров, специализирующихся на взломе смарт-карт, используемых в системах платного телевидения, электронных платежей и прочих коммерческих приложениях.

Новые электронные карточки-паспорта гонконгцев предназначены, среди прочего, и для ускоренного прохождения пограничного контроля. Через автоматические «киоски самообслуживания» это можно делать в обход чиновников и традиционно длинных очередей прибывающих или отъезжающих. Для работы подобных киосков не предусмотрено централизованной базы данных с отпечатками пальцев всех граждан (поскольку подобные базы признаны слишком уязвимыми для посягательств злоумышленников), так что здесь происходит лишь сличение отпечатка пальца владельца карты с кодом, хранящимся в памяти микросхемы. Все эти обстоятельства порождают благодатную почву для зарождения нелегального рынка идентификационных смарт-карт. Принимая в учет реальность подобной угрозы, власти Гонконга на всякий случай исключили из карточек-паспортов планировавшиеся поначалу функции водительских прав и библиотечных удостоверений. По всей видимости, дабы не стимулировать собственными руками рост черного рынка фальшивых паспортов [НК02].

Хайтек-паспорта на основе смарт-карт - дело пока что довольно новое, поэтому по состоянию на конец 2003 г. в прессе и Интернете еще не появлялось сколь-нибудь достоверной информации о масштабах и степени серьезности злоупотреблений в этой области. Зато о другой, технологически весьма близкой сфере - взломе систем спутникового платного телевидения - публикаций более чем достаточно.

Количество одних лишь легальных подписчиков систем спутникового ТВ перевалило уже за сотню миллионов. Разнообразные, спонтанно рождавшиеся с 1970-х годов технологии защиты сигнала постепенно сходятся и ныне, во многом благодаря смарт-картам, уже почти обрели единый комплекс стандартов, обеспечивающих беспроблемную работу аппаратуры в разных частях планеты и в условиях разных кодировок.

Что, в самых общих чертах, представляет собой современная система платного спутникового ТВ? С точки зрения ТВ-компании и обычного легального подписчика, самое главное в этой системе - карта доступа, т.е. смарт-карта, приобретаемая вместе с ТВ-аппаратурой спутникового приема, либо отдельно (если комплект из антенны-тарелки и приемника-ресивера уже имеется). Карта доступа размером примерно со стандартную кредитку вставляется в слот ресивера и представляет собой полноценный микрокомпьютер с процессором, встроенным программным обеспечением и памятью. Программное обеспечение, прошитое в смарт-карту, управляет приемом и декодированием пакета каналов той компании, что выпустила карту доступа. После установки оборудования абонент выбирает интересующий его набор каналов, делает их оплату и каким-либо образом - обычно по телефону - связывает ресивер/карту с ТВ-компанией. Происходит активизация смарт-карты, открытие доступа к оплаченным каналам и, достаточно часто, привязка к конкретному приемному оборудованию (как мера против клонирования карт).

Одна из характерных черт платного ТВ - это весьма большое количество разнообразных систем шифрования, применяемых вещательными компаниями в тысячах спутниковых каналов. Изготовителям же приемного оборудования - цифровых медиа-терминалов - по всему миру пришлось столкнуться с серьезной проблемой несовместимости схем управления доступом к платным каналам. Решена эта задача с помощью устройства-декодера САМ (Conditional Access Module, «модуль условного доступа»). Именно в САМ в качестве ключа вставляется смарт-карта, обеспечивающая доступ к пакету каналов.

Принимая спутниковый сигнал, САМ-модуль транслирует карте всю служебную информацию, идущую в канале параллельно видеосигналу (примерно как телетекст). На закрытых каналах в этой информации есть, среди прочего, и схема восстановления (криптопараметры) телесигнала. Эти криптопараметры зашифрованы и именно для их расшифровки в смарт-карте есть ключи. Получив от САМ-модуля эту информацию, карта ее расшифровывает собственным процессором и возвращает назад. А САМ-модуль, который часто называют декодером, с помощью этой расшифрованной схемы восстанавливает телесигнал (у смарт-карты для самостоятельного расшифрования видеоизображения недостаточно вычислительной мощности). Криптопараметры сигнала изменяются каждые 10-15 секунд, но зашифрованы они одним ключом, который хранится в смарт-карте и меняется значительно реже. Впрочем, «реже», понятие относительное и может подразумевать срок от нескольких недель до нескольких часов, в зависимости от конкретной телекомпании.