Attack on computer memory reveals vulnerability of widely-used security systems
http://www.physorg.com/news122820185.html
February 21, 2008
一個由學術界、業界與獨立研究者所組成的團隊，示範一新種電腦攻擊，能危及「安全」記憶系統的內容，尤其是筆記型電腦中的。
此攻擊克服主要的安全措施，稱為「磁碟加密（disk encryption）」，這表示安全資訊儲存在電腦的永久記憶體。研究者破解數種廣泛使用的技術，包括微軟的 BitLocker，Apple 的 FileVault 與 Linux 的 dm-crypt，而且在網站上的一篇論文與影片中描述這種攻擊。（影片詳見：http://www.youtube.com/watch?v=JDaicPIgn9U）
該團隊報告，這些攻擊很可能對於破解其他許多磁碟加密系統有效，因為這些技術有著結構上的共同特徵。
"當磁碟加密產品在這些日子似乎變得最為重要的時候，我們破解了它：包含敏感企業資料或是個人關於生意上往來客戶資訊的筆電，" Alex Halderman 說，普林斯頓（Princeton）電腦科學系的博士候選人。"不同於許多安全問題，這並不是個小瑕疵；這是這些系統在設計方式上的根本限制。"
這種攻擊對付已開機但鎖住的電腦格外有效，例如：在「睡覺」或休眠模式的筆電。一種有效的反制措施是完全將電腦關機，然而，在某些案例中，這甚至無法提供保護。
Halderman 的普林斯頓合作者包括畢業生 Nadia Heninger, William Clarkson, Joseph Calandrino, Ariel Feldman 與 Edward Felten 教授，Center for Information Technology Policy 的主任。這個團隊也包含 EFF 的 Seth Schoen，Wind River Systems 的 William Paul 以及獨立電腦安全研究者 Jacob Appelbaum。
Felten 表示這些發現證明最近受到矚目的筆電竊案，包括退伍軍人事務部門的電腦包含了 2600 萬筆退伍軍人的資訊，以及 UCSB 的筆電包含了超過 98,000 畢業生的資訊等等。雖然大家都相信磁碟加密能夠保護像這些例子中的敏感資訊，不過這個新研究證明，資訊能輕易被讀取，即便資料已經過加密。
"磁碟加密通常被介紹成對付筆電個人資料遺失的靈丹妙藥，" Felten 說。"我們的結果證明磁碟加密所提供的保護比先前所認為的還要少。如果入侵者能接近這部筆電，即便是加密過的資料都能受到傷害。"
此新攻擊利用這件事實：貯存在電腦 RAM 中的資訊，在電腦關機或當記憶晶片從機器上取下時，並不同一般所認為的，會立即消失。在一般情況下資料會在數秒到一分鐘內逐漸衰退（decay）。利用簡單的技術將晶片冷卻到低溫，這種過程就會減慢很多。
磁碟加密技術倚賴密鑰的使用 -- 本質上是大規模的隨機數字 -- 來加密並保護資訊。電腦需要這些鑰匙來存取它們自己硬碟上，或其他儲存系統上的檔案。一旦經授權的使用者輸入密碼，電腦通常會將這些鑰匙貯存在暫時的 RAM 中，讓受到保護的資訊能經常被存取。這些鑰匙在 RAM 晶片失去電力後，就會即刻消失。
在切斷機器電源並重新開啟它們之後，該團隊所撰寫程式能夠自動取得不可或缺的加密資訊。此方法在攻擊者能物理性接近電腦時，或著透過電腦網路自遠端存取它時有效。此攻擊甚至在密鑰已開始衰退時都有效，因為研究者能自多重的衍生鑰匙重建它，而那也存在記憶體中。
在一個超強大的攻擊版本中，即便記憶體晶片從一台電腦被移至另一部電腦上，他們依然能夠取得正確的加密資料。在獲得密鑰後，他們就能夠輕鬆存取所有在原本機器上的資訊了。
"此法極端可抗拒防禦程式在原來電腦上所可能嘗試採取的反抗手段，" Halderman 說。
這些攻擊都不需要特製設備。"我認為我們將看見攻擊者在做人們之前認為不切實際或不可能的事，" Appelbaum 說。
研究者能利用可馬上利用的「罐裝空氣」鍵盤除塵產品，來冷卻 RAM 以延長其中資訊的壽命。當這些空氣罐倒置時，它們可噴出相當冷的液體。將這些寒冷液體排放到記憶晶片上時，研究者能將記憶晶片的溫度降至攝氏 -50 度。這足以減緩衰退率，讓攻擊者在切斷電源 10 分鐘內，仍可正確地復原 RAM 中的資訊達 99.9%。
"與電腦保留其暫存記憶之相關問題的暗示，已經出現在科學文獻中，不過這是第一次有系統地檢測所涉及的安全問題，" Schoen 說。
研究者們已在普林斯頓 Center for Information Technology Policy 的網站上將論文公佈。他們已將論文送交發表，而目前正在接受複審。
在此同時，研究者也接觸數家製造商，讓他們知道有此一問題：微軟，那將 BitLocker 包含在某些版本的 Windows Vista 中；Apple 它創造了 FileVault；以及 dm-crypt 與 TrueCrypt 的製作者，這是給 Windows 與 Linux 平台所用的開放源碼。
"此時他們無法做太多事，" Halderman 說。"在短期中，他們能夠警告他們的客戶關於這項弱點的存在，並告訴他們旅行時要徹底關閉他們的電腦。"
在長期中，Halderman 表示，或許需要設計不會將鑰匙存放在 RAM 中的新技術，使它與生俱來就有弱點。研究者計畫要持續研究這個與其他防禦措施來對抗這種新威脅。
更多資訊： http://citp.princeton.edu/memory/
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