На конференцията за компютърна сигурност Ekoparty 2017 в Буенос Айрес аржентинският хакер Алфредо Ортега показа много интересна разработка – система за скрито подслушване на помещения без използване на микрофон. Звук записан директно на твърдия диск!

HDD улавя основно високоинтензивни нискочестотни звуци, стъпки и други вибрации. Човешката реч все още не може да бъде разпозната, въпреки че учените провеждат изследвания в тази посока (разпознаване на реч чрез нискочестотни вибрации, които се записват например от жироскоп или HDD).

Звукът е вибрацията на въздуха или друга среда. Човек ги възприема чрез тъпанчето, което предава вибрациите на вътрешното ухо. Микрофонът е проектиран приблизително като ухо - тук също вибрациите се записват от тънка мембрана, която възбужда електрически импулс. Твърдият диск, разбира се, също е обект на микроскопични вибрации, дължащи се на колебанията в околния въздух. Това е известно дори от техническите характеристики на твърдите дискове: производителите обикновено посочват максимално допустимото ниво на вибрации, а самият твърд диск често се опитва да го постави в устойчив на вибрации контейнер, изработен от гума или друг изолационен материал. От това е лесно да се заключи, че звуците могат да се записват с помощта на HDD. Остава само да разберем как.

Алфредо Ортега предложи уникална версия на атака от страничен канал, а именно атака във времето. Тази атака се основава на предположението, че различни операции се извършват на устройството по различно време, в зависимост от дадените входни данни. В този случай „входните данни“ са вибрациите на четящата глава и плочата на HDD, които корелират с вибрациите на околната среда, тоест със звука. По този начин, чрез измерване на времето за изчисление и извършване на статистически анализ на данните, могат да бъдат измерени вибрациите на главата/плочата и следователно вибрациите на средата. Колкото по-дълго е забавянето при четене на данни, толкова по-силни са вибрациите на твърдия диск и следователно звукът е по-силен.

Как да измерим вибрациите на твърдия диск? Много просто: просто стартирайте системното повикване read () — и запишете времето, необходимо за завършване. Съвременните операционни системи ви позволяват да четете времето на системните повиквания с наносекунда точност.

Скоростта на четене на информация от сектор зависи от позицията на главата и плочата, което корелира с вибрациите на корпуса на HDD. Това е всичко.

Статистическият анализ се извършва с помощта на проста помощна програма Kscope. Както се казва, всичко гениално е просто.

Помощна програма Kscope (системно повикване stat())

Kscope е малка помощна програма за визуализиране на малки разлики във времето за изпълнение на системни повиквания. Източникпубликуван в GitHub.

В отделно хранилище HDD време има версия на помощната програма, конфигурирана за времева атака на твърдия диск, тоест конфигурирана да анализира системното повикване read ().

Демонстрация на запис на звук с помощта на HDD, работа на помощната програма Kscope

Разбира се, речта не може да бъде разбрана по този начин, но HDD е доста подходящ като сензор за вибрации. Например, можете да регистрирате, ако човек с твърди обувки или бос влезе в стая с компютър (вероятно, ако нападателят носи меки маратонки или има дебел килим на пода, HDD няма да може да регистрира вибрации - това си струва да се провери). Компютърът може да регистрира счупено стъкло или други инциденти със силен интензитет на звука. Тоест твърдият диск може да служи като вид система за откриване на неоторизирано проникване.

HDD убиец

Между другото, подобна техника може да се използва за деактивиране на твърди дискове. Само тук ние не премахваме трептенията от HDD, а напротив, генерираме трептения, които се подават към HDD. Ако възпроизвеждате звук от високоговорител на честота, която резонира с честотата на HDD, системата скоро изключва устройството с I/O грешка (ядрото на Linux напълно изключва HDD след 120 секунди). Самият твърд диск може да претърпи необратима повреда.

Ядрото на Linux изключи твърдия диск след 120 секунди подаване на звук с резонансна честота през високоговорителя на USB високоговорителя Edifier r19u. Високоговорителят е включен на около една четвърт от мощността (под 100 mW) и е разположен на 20 см от HDD, насочен към масата за засилване на вибрациите. Рамка от видео с демонстрация на HDD killer

Любопитно е, че подобни „атаки“ срещу HDD понякога се случват напълно случайно в ежедневието. Например през септември 2016 г. центърът за данни на ING Bank беше принуден да спре дейността си за 10 часа след противопожарно учение. Десетки твърди дискове са повредени поради силния звук на инертен газ, изпускан от бутилки под високо налягане. Звукът беше много силен (повече от 130 dB), но дори не можете да извикате на твърдите дискове - това увеличава забавянето на достъпа до HDD.

Демонстрация на човешки писъци на твърди дискове в център за данни. Измерване на латентност

За да генерира резониращия звук, Алфредо Ортега написа скрипт на Python, наречен hdd-убиец (видео демонстрация).

HDD killer скрипт Той е доста малък, така че можете да го публикувате целия тук.

"""PyAudio hdd-killer: Generate sound and interfere with HDD """
"""Alfredo Ortega @ortegaalfredo"""
"""Usage: hdd-killer /dev/sdX"""
"""Where /dev/sdX is a spinning hard-disk drive"""
"""Turn the volume to the max for better results"""
"""Requires: pyaudio. Install with 'sudo pip install pyaudio' or 'sudo apt-get install python-pyaudio'"""

import pyaudio
import time
import sys
import math
import random

RATE=48000
FREQ=50

# validation. If a disk hasn't been specified, exit.
if len(sys.argv) < 2:
    print "hdd-killer: Attempt to interfere with a hard disk, using sound.nn" +
	  "The disk will be opened as read-only.n" + 
          "Warning: It might cause damage to HDD.n" +
          "Usage: %s /dev/sdX" % sys.argv[0]
    sys.exit(-1)

# instantiate PyAudio (1)
p = pyaudio.PyAudio()
x1=0
NEWFREQ=FREQ

# define audio synt callback (2)
def callback(in_data, frame_count, time_info, status):
    global x1,FREQ,NEWFREQ
    data=''
    sample=0
    for x in xrange(frame_count):
        oldsample=sample
        sample=chr(int(math.sin(x1*((2*math.pi)/(RATE/FREQ)))*127)+128)
        data = data+sample
        # continous frequency change
        if (NEWFREQ!=FREQ) and (sample==chr(128)) and (oldsample<sample) :
                FREQ=NEWFREQ
                x1=0
        x1+=1
    return (data, pyaudio.paContinue)

# open stream using callback (3)
stream = p.open(format=pyaudio.paUInt8,
                channels=1,
                rate=RATE,
                output=True,
                stream_callback=callback)

# start the stream (4)
stream.start_stream()

# wait for stream to finish (5)
while stream.is_active():
    timeprom=0
    c=file(sys.argv[1])
    for i in xrange(20):
        a=time.clock()
        c.seek(random.randint(0,1000000000),1) #attempt to bypass file buffer
        c.read(51200)
        b=time.clock()
        timeprom+=b-a
    c.close()
    timeprom/=20
    print("Frequency: %.2f Hz File Read prom: %f us" % (FREQ,timeprom*1000000))
    NEWFREQ+=0.5

# stop stream (6)
stream.stop_stream()
stream.close()

# close PyAudio (7)
p.terminate()

Източник: www.habr.com