บทความ | ดร.กลิกา สุขสมบูรณ์
ทีมระบบไซเบอร์-กายภาพ (CPS)
หน่วยทรัพยากรด้านการคำนวณและไซเบอร์-กายภาพ (NCCPI)
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค สวทช.)
ภาพประกอบ | ศศิวิภา หาสุข
“สรรพสิ่งพูด” หรือ “THINGS TALK” เป็นคำกล่าวที่ไม่แปลกอีกต่อไปสำหรับยุค 4.0 ซึ่งเป็นยุค Internet of Things (IoT) หรือ อินเทอร์เน็ตแห่งสรรพสิ่ง ที่มีใช้กันอย่างแพร่หลาย ตั้งแต่สิ่งต่าง ๆ รอบตัวเราภายในบ้านไม่ว่าจะเป็นกล้อง CCTV, ลำโพงอัจฉริยะ, หลอดไฟอัจฉริยะ ไปจนถึงระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ หรือแม้แต่ในยานอวกาศ
- “ใช่! คุณฟังไม่ผิด วัตถุในยานอวกาศของนาซ่า (NASA) ก็คุยกับคนบนโลกได้ด้วยเทคโนโลยี IoT เช่น INT-BALL” [1]
สืบเนื่องมาจากการพัฒนาของอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพการคำนวณสูงแต่ราคาถูก การพัฒนาแพลตฟอร์มสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ IoT ให้ใช้งานง่ายและหลากหลายมากขึ้น และการพัฒนาระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตที่สามารถรองรับการเชื่อมต่อทุกสรรพสิ่งได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เรามีอุปกรณ์ IoT แพร่หลายในท้องตลาดที่สามารถเชื่อมต่อถึงกันกับผู้ใช้งานและถูกควบคุมผ่านระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ต และด้วยการเชื่อมต่อที่ครอบคลุมนี้ทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงอุปกรณ์ IoT ได้จากทุกหนทุกแห่งถึงแม้ว่าจะอยู่ในอวกาศก็ตาม
แต่แน่นอนว่า การเข้าถึงและควบคุมอุปกรณ์ IoT ได้ง่ายจากที่ใดก็ตามส่งผลให้ IoT กลายเป็นสนามประลองฝีมืออิสระขนาดใหญ่ที่ไร้ข้อจำกัดของ Hacker เปรียบได้ดั่งบุฟเฟต์ที่ใครก็ตามที่เจาะระบบและเข้าควบคุมอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ในโลกออนไลน์ได้แล้ว จะสามารถใช้ IoT เป็นช่องทางในการก่ออาชญากรรมทางไซเบอร์ได้ ดังจะเห็นได้จากข่าวอุปกรณ์ IoT ถูกใช้เป็นเครื่องมือในการโจมตีทางไซเบอร์ ด้วยเทคนิคการยึดอุปกรณ์ IoT จำนวนหนึ่งเพื่อใช้โจมตีระบบไอทีอื่น เช่น Mirai Bot [2] และ Ransomware Attack [3] เป็นต้น
มนต์ขลัง Cyber Security เสื่อม?
ข่าวการโจมตีทางไซเบอร์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาสร้างความสงสัยว่า ทำไมระบบรักษาความปลอดภัยทางไซเบอร์ เช่น Firewall ในระบบเครือข่ายสื่อสาร อีกทั้งอุปกรณ์และซอฟต์แวร์ป้องกันด้าน Cyber Security มากมายในท้องตลาดถึงเอาไม่อยู่!! ภายใต้ความชะล่าใจของผู้พิทักษ์ไอทีในการอนุญาตให้นำเอาอุปกรณ์ IoT ที่ไม่ได้มาตรฐานมาติดตั้งไว้ภายในระบบเครือข่ายภายในของตน โดยไม่ได้รับการตรวจสอบให้แน่ใจก่อนว่าไม่ได้กำลังเปิดประตูเชื้อเชิญผู้ไม่หวังดีเข้ามาในระบบ
แท้จริงแล้ว Firewall ในระบบเครือข่ายของเราไม่ได้เสื่อม แต่ Firewall ของเราไม่ได้ป้องกันศึกภายใน หากแต่ป้องกันเฉพาะศึกภายนอกที่จะเข้ามาจู่โจมระบบ ดังนั้นการแฝงตัวเข้ามาของภัยคุกคามทางไซเบอร์ในรูปของอุปกรณ์ IoT ซึ่งมีการติดต่อกับ ioT cloud platform และ Mobile Application ที่อยู่ภายนอก เปรียบเสมือนการปูพรมแดงให้ผู้โจมตีเข้ามาล้วงข้อมูลภายในไปได้อย่างง่ายดาย
เข้าใจเส้นทางโจรเพื่อหาทางป้องกัน
การทำความเข้าใจเส้นทางโจร หรือ Think Like Attackers เพื่อหาทางป้องกัน ไม่ได้เป็นแนวคิดใหม่ แนวคิดนี้ใช้ในการรบมาตั้งแต่สมัยโบราณ ดังปรัชญาการรบของซุนวู ที่ว่า “รู้เขารู้เรา รบร้อยครั้งชนะร้อยครั้ง” ดังนั้น การคุ้มครองความปลอดภัยทางไซเบอร์ในระบบ IoT จึงเริ่มต้นจากการตรวจสอบเส้นทางการเดินทางของข้อมูลในระบบ IoT ซึ่งจะช่วยแกะรอยทางเข้าของโจรในระบบไซเบอร์ได้ ดังรูปที่ 1.
การเดินทางของข้อมูลในระบบ IoT เริ่มตั้งแต่…
■ อุปกรณ์ IoT (Hardware)
ภายในอุปกรณ์ IoT ถูกควบคุมด้วยซอฟต์แวร์ฝังตัวที่เรียกกันว่า เฟิร์มแวร์ (Firmware) และช่องทางการปรับบันทึกเฟิร์มแวร์เข้าไปในตัวชิพหรือแผงวงจรของอุปกรณ์ IoT จะกระทำผ่านพอร์ตเชื่อมต่อ หากตัวอุปกรณ์ IoT หรือแผงวงจรของอุปกรณ์ IoT นั้นเปิดช่องทางสำหรับการเชื่อมต่อจากภายนอกไว้ (Backdoor) เช่น Tx-Rx port ช่องทางนี้เป็นช่องทางที่เปิดไว้เพื่อให้ผู้ผลิตหรือผู้ใช้งานเข้าไปอัพเดท Firmware หรือทำการ Reverse engineer firmware binary images ได้ แต่ถ้าหากผู้ผลิตไม่ปิดช่องทางนี้ภายหลังการอัพเดท Firmware ทำให้ Hacker สามารถนำ Firmware ปลอมเข้าไปแฝงตัวในอุปกรณ์ได้ หรือ Hacker อาจดึงข้อมูลบางส่วนที่บันทึกไว้ในอุปกรณ์ IoT ออกมา และโดยมากข้อมูลที่เก็บไว้ในหน่วยความจำของตัวอุปกรณ์มักไม่ถูกเข้ารหัส ซึ่งส่งผลให้เกิดความเสียหายด้านการรั่วไหลของข้อมูลส่วนตัว (Privacy leak)
■ โพรโทคอล (Protocol)
โพรโทคอลที่ใช้ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ไปบน Cloud หรือ เซิร์ฟเวอร์ของผู้ให้บริการ IoT โดยมากอุปกรณ์ IoT จะส่งข้อมูลผ่านโพรโทคอล MQTT และ HTTP ซึ่งทำให้ข้อมูลที่ส่งไม่ถูกเข้ารหัส ดังนั้นทำให้ผู้โจมตีสามารถเข้าโจมตีโดยขโมยข้อมูลหรือเรียนรู้ข้อมูลที่ตัวอุปกรณ์ส่งและรับจากผู้ใช้ได้ ดังนั้นผู้โจมตี จะเลือกเข้าจู่โจม IoT ที่ใช้ช่องทางการสื่อสารที่อ่อนไหวเป็นเป้าหมายการโจมตีอันดับต้น ๆ
■ ข้อมูล (Data)
ข้อมูลที่ถูกส่งจากอุปกรณ์ IoT และถูกจัดเก็บไว้ใน Cloud server หรือตัวอุปกรณ์ไม่ถูกเข้ารหัส ดังนั้น จึงเป็นช่องโหว่ที่ทำให้ผู้ให้บริการ Cloud หรือ Cloud server ถูกโจมตี ผู้โจมตีสามารถล่วงรู้ข้อมูลเหล่านั้นได้ หากไม่มีระบบป้องกันจาก Cloud เอง
■ ซอฟต์แวร์ (Application)
ตัว Application ที่ใช้ในการสื่อสารระหว่างผู้ใช้และอุปกรณ์ หากมีช่องโหว่ในการรั่วไหลของการปกป้อง Credential ของตัวผู้ใช้ทำให้เกิดความไม่ปลอดภัยและสูญเสียข้อมูลส่วนบุคคลได้ ซึ่งส่วนใหญ่ Credential ของผู้ใช้จะนำมาซึ่งข้อมูลลับที่ใช้ในการเข้าถึงข้อมูลในส่วนอื่น ๆ ได้
รอยรั่วที่พบบ่อย
Hacker ส่วนใหญ่มักจะหาจุดอ่อน หรือรอยรั่วของอุปกรณ์ IoT โดยอาศัยรอยรั่วที่พบได้บ่อย เพราะนี่จะเป็นเส้นทางที่ง่ายที่สุดที่ Hacker จะเลือกโจมตี ทั้งนี้ กลุ่มวิจัย OWASP (Open Web Application Secure Project) ได้มีการจัดอันดับช่องโหว่ความไม่ปลอดภัยของ IoT ที่พบบ่อย 10 อันดับแรก ดังนี้
- พาสเวิร์ดที่คาดเดาได้ง่าย : ในการเข้าถึงอุปกรณ์ IoT นั้น Mobile Application ที่ใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างผู้ใช้กับอุปกรณ์จะบังคับให้สร้าง ID และ Password ซึ่งโดยมากผู้ใช้งานจะเลือกใช้พาสเวิร์ดที่คาดเดาได้ง่ายเกินไปเพื่อให้ผู้ใช้งานเองสามารถจำได้ง่าย หรือเป็นพาสเวิร์ดที่มีใช้ทั่วไปซึ่งสามารถหาได้ใน Internet ทำให้ผู้โจมตีอาศัยวิธีการเดาสุ่มจากกลุ่มของพาสเวิร์ดเหล่านั้นในการ crack ทำให้ผู้โจมตีสามารถเข้าควบคุมอุปกรณ์ได้ หรือการตั้งพาสเวิร์ดตาม Password ยอดฮิตซึ่งได้มีการรวบรวมไว้ในอินเทอร์เน็ต ดังนั้น HACKER เพียงสร้าง List ของ Password เหล่าไว้แล้วใช้โปรแกรม crack โดยใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาทีก็สามารถเจาะเข้าไปควบคุมอุปกรณ์ได้ทันที
- เน็ตเวิร์คที่ให้บริการไม่ปลอดภัย : ตัวอย่างเช่น เน็ตเวิร์คที่ให้ใช้ฟรีในบางพื้นที่ เช่น WiFi Access Point ในร้านกาแฟที่ไม่มีการเข้ารหัส ทำให้เปิดโอกาสให้ถูกดักฟังข้อมูลที่ส่งผ่าน Network Gateway นั้นได้
- ความไม่ปลอดภัยของอินเตอร์เฟสการเชื่อมต่อของระบบ IoT : การเปิดพื้นที่การเชื่อมต่อที่ไม่มีนโยบายการจัดการการเข้าถึงข้อมูล (Access Control) ทำให้การเข้าถึงที่ไม่ได้รับอนุญาตสามารถเข้าถึงข้อมูลในระบบ IoT ได้ง่าย
- ไม่มีการอัพเดทเฟิร์มแวร์ของอุปกรณ์ : อุปกรณ์ไม่มีการอัพเดทเฟิร์มแวร์ที่สามารถปิดช่องโหว่การโจมตีใหม่ ๆ ทำให้อุปกรณ์ IoT เหล่านั้นถูกโจมตีได้ เช่น ในกรณีการอัพเดท OS ของอุปกรณ์ หรือ Patch เพื่อปิดช่องโหว่เก่า
- อุปกรณ์เก่าและไม่ปลอดภัย : อุปกรณ์เก่าและไม่ปลอดภัยโดยมากจะไม่มีระบบป้องกันความปลอดภัยที่ดีทำให้ถูกโจมตีได้ง่าย
- ไม่มีการปกป้องคุ้มครองความเป็นส่วนตัวของข้อมูล : อุปกรณ์ไม่มีมาตรการ หรือระบบที่ป้องกันการเข้าถึงข้อมูลส่วนตัวของผู้ใช้ ทำให้ข้อมูลส่วนตัวรั่วไหล
- ช่องทางการส่งผ่านข้อมูลไม่ปลอดภัยและอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลไม่ปลอดภัย : การส่งข้อมูลของอุปกรณ์ IoT ผ่านช่องทางการสื่อสารที่ไม่ได้ถูกเข้ารหัส เช่น MQTT, HTTP เป็นต้น ทำให้ข้อมูลที่ส่งผ่านช่องทางนี้สามารถถูกดักฟังได้
- ขาดการจัดการอุปกรณ์ : ขาดการจัดการความปลอดภัยในการดำเนินการบนระบบ IoT และไม่มีระบบมอนิเตอร์ความปลอดภัยทางไซเบอร์
- การติดตั้งจากโรงงาน Default Setting แบบไม่ปลอดภัย : ช่องโหว่จากการติดตั้ง เช่นการ ตั้งพาสเวิร์ดที่ง่ายเกินไปจากโรงงาน และยากต่อการเปลี่ยนแปลงระบบเพื่อปรับปรุงมาตรการความปลอดภัยจากโรงงาน
- ขาดการปกป้องบริเวณการโจมตีทางกายภาพ : ง่ายต่อการโจมตีระบบป้องกันทางกายภาพของตัวอุปกรณ์ IoT, ง่ายต่อการเข้าถึง Port การเชื่อมต่อทางกายภาพ และ มีการป้องกันที่อ่อนแอในการเข้าถึงพอร์ตการเชื่อมต่อทางกายภาพ
ทดสอบความปลอดภัยทางไซเบอร์ของอุปกรณ์ IoT ด้วยการ HACK!
ก่อนที่จะให้ผู้ไม่หวังดีมาโจมตี เราเลือกที่จะทดสอบโจมตีระบบตัวเองก่อน แนวคิดนี้เป็นแนวทางการทดสอบความสามารถในการป้องกันการโดนโจมตีทางไซเบอร์ของอุปกรณ์ หรือที่เรียกว่า Penetration Testing การทดสอบการโจมตีแบ่งเป็น 3 วิธี ได้แก่
1. การโจมตีทางฮาร์ดแวร์
การโจมตีทางฮาร์ดแวร์ เป็นการโจมตีที่อาศัยหาช่องโหว่ของอุปกรณ์ทางกายภาพ โดยหาช่องทางการเชื่อมต่อเข้ากับ Serial port ของ FPGA ของตัวอุปกรณ์ IoT เช่น การใช้ อุปกรณ์ USB to UART โดยการเชื่อมต่อ UART เข้ากับ Tx-Rx port ดังรูปที่ 2 และทำการเชื่อมต่อ USB เข้ากับ USB port ของคอมพิวเตอร์ จากนั้นทำการทดลอง login เข้าสู่ root shell ในอุปกรณ์เพื่อเปลี่ยนเฟิร์มแวร์หรือดึงข้อมูลออกมา หากอุปกรณ์ IoT เปิดพอร์ตสำหรับการ debug ผ่าน debug channel/JTAG ทำให้ผู้โจมตีสามารถเข้าถึงข้อมูลและเปลี่ยนแปลงข้อมูลภายในตัวอุปกรณ์ IoT ได้ นอกจากนี้ อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่ใช้สำหรับการโจมตีช่องโหว่ของอุปกรณ์ IoT ทางฮาร์ดแวร์อื่นๆ มีดังตัวอย่างนี้ เช่น HackRF, Facedancer, ChipWhisperer, JTAG เป็นต้น
2. การทำ Replay radio signal ด้วย Software Define Radio (SDR)
เราสามารถใช้อุปกรณ์ SDR ในการจับ Spectrum ของสัญญาณที่ส่งออกมาจากตัวอุปกรณ์ IoT ขณะทำการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ Mobile application ภายหลังจากจับคลื่นสัญญาณ Radio spectrum แล้ว นำสัญญาที่ได้มา ทำการ Replay ซึ่งทำให้สามารถส่งข้อมูลชุดเดียวกันกับที่อุปกรณ์ควบคุมปลายทางใช้สื่อสารกับอุปกรณ์ IoT ซึ่งถ้าหากอุปกรณ์ IoT ไม่มีการเข้ารหัส หรือเปลี่ยนชุดข้อมูลเข้ารหัสทำให้ การทำ Replay radio signal สามารถเข้าถึงตัวอุปกรณ์แทนอุปกรณ์ของผู้ใช้งานจริงได้ รูปที่ 3. แสดงโครงสร้างของโมดูลการทำงานของอุปกรณ์ SDR
3. การโจมตีแบบ Man-in-the-Middle (MITM)
การโจมตีแบบ MITM เป็นการโจมตีโดยการปลอมตัวเป็นตัวกลางในการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ IoT ไปยัง WiFi gateway หรือ Cloud server โดยเทคนิคการปลอมตัวเป็นตัวกลางในการเชื่อมต่อสามารถทำได้หลายรูปแบบ เช่น การปลอมแปลงชื่อ SSID ของ WiFi gateway เทคนิคนี้สามารถทำได้โดยเครื่องมือสแกน SSID เช่น อุปกรณ์ WiFi Pineapple โดยผู้โจมตีจะสามารถเลือก WiFi gateway ที่เป็นเป้าหมายได้แล้วทำการขัดขวางการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ IoT กับอุปกรณ์เดิม และทำให้อุปกรณ์ IoT ทำ (Deauthentication) ด้วยการทำ two-way handshake กับอุปกรณ์ WiFi Pineapple ซึ่งทำหน้าที่เป็น WiFi gateway ปลอม และ WiFi Pineapple จะทำหน้าที่ส่งต่อแพ็คเกจไปยัง WiFi gateway เดิม การโจมตีเช่นนี้จะทำให้เกิดความหน่วงของการส่งข้อมูลซึ่งอาจทำให้ผู้ถูกโจมตีตระหนักรู้ได้ว่ากำลังถูกโจมตี แต่อย่างไรก็ตาม ผู้โจมตีรูปแบบนี้สามารถเรียนรู้ข้อมูลที่ถูกส่งมาได้ นอกจากนั้นผู้โจมตีอาจจะเปลี่ยนแปลงข้อมูลที่ส่งไปยัง WiFi gateway ได้ หากข้อมูลที่ส่งไม่ถูกเข้ารหัส หากในกรณีที่อุปกรณ์ IoT ใช้โพรโทคอล MQTT ในการส่ง ซึ่งข้อมูลที่ส่งจะไม่ถูกเข้ารหัส และอุปกรณ์ IoT ได้ทำการส่งข้อมูลผ่าน MQTT broker ทำให้ผู้โจมตีสามารถดักจับข้อมูลได้และปลอมตัวเป็น MQTT broker ปลอม รูปที่ 4. แสดงตัวอย่างการโจมตีแบบ MITM
นอกจากวิธีการโจมตีแบบต่าง ๆ ข้างต้นแล้ว ซอฟต์แวร์ตัวช่วยสำหรับทดสอบช่องโหว่ของอุปกรณ์ IoT ได้แก่
- ซอฟต์แวร์สำหรับ Web Testing เช่น ZAP, Acunetix
- ซอฟต์แวร์สำหรับ Firmware Analysis เช่น firmwalker, FACT firmware-analysis-toolkit
- ซอฟต์แวร์สำหรับ Bug Finder เช่น Flawfinder, Metasploit, Framework
- ซอฟต์แวร์สำหรับ Binary Reversing เช่น IDA, Pro radare2, binaryninja
- ซอฟต์แวร์สำหรับ Port Scanner เช่น Nessus professional
บทสรุป
บทความนี้ได้นำเสนอเส้นทางสู่ความปลอดภัยทางไซเบอร์สำหรับ IoT โดยอาศัยแนวคิดแบบ Hacker การวิเคราะห์ระเบียบวิธีการโจมตีความปลอดภัยทางไซเบอร์ของอุปกรณ์ IoT โดยทำตัวเสมือนเป็น Hacker เพื่อช่วยในการจำลองวิธีการตรวจสอบความปลอดภัยทางไซเบอร์ของอุปกรณ์ IoT ในเบื้องต้นให้กับผู้ผลิตและพัฒนาอุปกรณ์ IoT รวมไปถึงเป็นแนวทางการตรวจสอบความปลอดภัยของอุปกรณ์ IoT โดยผู้ใช้เองได้ การวิเคราะห์เบื้องต้นนี้สามารถทำได้ใน 2 ส่วน คือ 1. การศึกษาช่องโหว่ความปลอดภัยจากการวิเคราะห์ทางกายภาพและวิธีการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ IoT กับ Mobile Application และ 2. การศึกษาช่องโหว่ความปลอดภัยด้วยวิธีการโจมตี (Hacking) การทดสอบในกรณีศึกษากับอุปกรณ์ IoT บางประเภทพบว่ามีช่องโหว่ความปลอดภัยซึ่งทำให้อุปกรณ์สามารถถูกโจมตีทางไซเบอร์ได้ทั้งทางกายภาพ (Hardware) และ ทางช่องทางการสื่อสาร (Communication channel) โดยช่องโหว่ความปลอดภัยที่เกิดขึ้นเนื่องจากอุปกรณ์ IoT ใช้โพรโทคอลที่ไม่ได้ผ่านการเข้ารหัสช่องสัญญาณ SSL/TLS ในการสื่อสารเพื่อการควบคุมและสั่งการผ่าน Mobile Application ไปยังตัวอุปกรณ์ ซึ่งทำให้ข้อมูล Credential ของตัวอุปกรณ์รั่วไหลจากการถูกดักจับแพ็คเกจได้ และส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยและการถูกโจมตีด้วยวิธีอื่นได้
อ้างอิง
[1] First disclosure of images taken by the Kibo’s internal drone “Int-Ball”. [เข้าถึงเมื่อ 11 มิถุนายน 2563]. เข้าถึงได้จาก https://iss.jaxa.jp/en/kiboexp/news/170714_int_ball_en.html .
[2] Breaking Down Mirai: An IoT DDoS Botnet Analysis. [เข้าถึงเมื่อ 11 มิถุนายน 2563]. เข้าถึงได้จาก https://www.imperva.com/blog/malware-analysis-mirai-ddos-botnet/ .
[3] Honda Global Operation Halted by Randsomware Attack. [เข้าถึงเมื่อ 11 มิถุนายน. 2563]. เข้าถึงได้จาก https://techcrunch.com/2020/06/09/honda-ransomware-snake/ .
[4] “File:SDR et WF.svg”, [online access], . [เข้าถึงเมื่อ 1 มีนาคม 2563]. เข้าถึงได้จาก https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8831874 .
