Анализ уязвимостей и угроз безопасности роя дронов с поддержкой Wi-Fi, противостоящего атакам злоумышленников

Передача информации между дроном и контроллером наземной станции обычно использует сеть Wi-Fi, соответствующую стандарту IEEE 802.11. Указанная сеть является уязвимой для нарушений безопасности. В частности, отсутствие шифрования на бортовых чипах беспилотников или выполнение злоумышленником атаки «человек-в-середине» позволяет захватить управление летательным аппаратом на значительном расстоянии. К взлому беспилотника приводит и незашифрованный Wi-Fi, используемый с дроном. Существует много решений (например, SkyJack [6], использующий node.js и клиент node-ar-drone), которые спроектированы для автономного поиска, взлома и беспроводного получения полного контроля над любыми другими беспилотниками в пределах беспроводной сети или дальности полета с последующим созданием армии зомби-дронов под контролем злоумышленника. Предотвратить такую угрозу можно, например, с помощью программного решения Wi-Fi Protected Access [7], которое обеспечивает аутентификацию пароля для дрона, что затрудняет злоумышленнику доступ к дрону. беспилотный злоумышленник дрон атака

Рассмотрим наиболее характерные атаки, осуществляемые в отношении роя дронов, генерирующих открытое Wi-Fi-соединение, к которому могут подключаться несколько хостов. Подключившись к дрону, можно найти связанный с ним IP-адрес и проводить дальнейшую рекогносцировку. Для определения открытых на дроне портов можно применить инструмент сканирования Nmap [8], который используется для обнаружения сети и аудита безопасности. В рассматриваемой задаче бесплатная утилита с открытым исходным кодом, предназначенная для исследования и проверки защищенности сетевых объектов, позволит получить список открытых портов на целевом объекте.

A. Атака типа «отказ в обслуживании» - первая из типов атак, которые будут исследованы в этой статье, представляет собой различные виды атак типа «отказ в обслуживании» (DoS), которые, например, могут привести к деаутентификации между человеком-оператором на базовой станции и дроном [9]. DoS-атака может быть определена как попытка воспрепятствовать законным пользователям получить доступ к системе, как показано на рисунке 1. Наиболее распространенным типом DoS-атаки являются флуд-атаки, когда злоумышленник наводняет или перегружает сеть информацией.

Простым инструментом, который можно использовать для DoS-атаки, является сетевой сканирующий инструмент hping3, представляющий собой генератор и анализатор пакетов для протокола TCP/IP (Hping - Active Network Security Tool - Активный Инструмент Сетевой Безопасности, один из тестеров для сетевой безопасности) [10]. С его помощью можно запустить простой пинг-флуд: ICMP-пакеты (pings) будут отправляться с очень высокой скоростью, не дожидаясь никаких ответов. Цель становится перегруженной запросами, что приводит к тому, что она становится недоступной для любых других коммуникаций. С помощью различных флагов, таких, как fast или faster, можно указать скорость передачи пакетов.

Рис. 1. Атака отказа в обслуживании при потере соединения из-за переполнения сообщениями

В. Атака деаутентификации

Вторая из возможных атак - атака деаутентификации, представленная на рисунке 2, сценарий которой состоит в попытке получения злоумышленником контроля над дроном. Для этого он потенциально может отключить пилота из его соединения с дроном [11]. Это должно привести к тому, что беспилотник остановится в воздухе. Если у злоумышленника есть другой контроллер, в данном случае смартфон, с работающим приложением по управлению дроном, он может немедленно подключиться и таким образом получить полный контроль. Атакующий ноутбук будет подключаться к дрону, пока подключен подлинный пилот дрона. Поскольку злоумышленник теперь находится в той же сети, легко узнать MAC-адрес контроллера дрона. Это не обязательно для атаки деаутентификации «всех клиентов», однако если цель состоит в том, чтобы получить контроль как можно быстрее, злоумышленник должен сохранить свое соединение.

Рис. 2. Схема атаки деаутентификации для перехвата управления дроном злоумышленником

Для реализации атаки деаутентификации можно использовать Aircrack-ng, который является набором различных инструментов, используемых для оценки безопасности сети Wi-Fi [12]. Сначала выполняется пассивное сканирование для поиска беспроводной сети. После того, как сеть найдена, используя модуль airodump-ng (включаемый в состав Aircrack- ng), пакеты только из этой конкретной беспроводной сети могут быть отфильтрованы и сохранены. Затем становится доступен список клиентов, связанных с сетью, и может быть выполнена атака деаутентификации. Например, с помощью модуля Aireplay-ng, позволяющего осуществлять инъекции разъединения кадров подключенным клиентам с указанием MAC- адреса дрона и конкретного MAC-адреса клиента (если выполняется целевая атака) для отключения их от точки доступа. Инструмент будет посылать 128 пакетов для каждой указанной деаутентификации, где 64 пакета будут отправлены дрону, а 64 - клиенту. Предполагается, что соединение между контроллером и дроном будет успешно деаутентифицировано при запуске aircrack-ng. Поведение беспилотных летательных аппаратов после деаутентификации предсказать сложнее - некоторые беспилотники совершают посадку, другие просто терпят крушение.

С. Атака «человек посередине» (Manin the Middle Attack, MitM), представленная на рисунке 3, предполагает, что злоумышленник находится между пилотом дрона и летательным аппаратом. Для этой атаки можно использовать, например, устройство WiFi Pineapple. Сразу после настройки можно запустить режим разведки, который позволяет отслеживать и отображать любые точки доступа и подключенных к нему клиентов. Как только режим Recon наметил нужную точку доступа - выбранный беспилотник, он может быть добавлен в пул PineAP SSID. Устройство будет имитировать SSID дрона, а это значит, что пилот дрона подключится к Pineapple [13].

Рис. 3. Схема атаки «человек-посередине» с помощью Wi-Fi Pineapple

Цель этой атаки - выяснить, функционирует ли беспилотник до тех пор, пока контроллер подключен через Wi-Fi Pineapple. Никаких общедоступных исследований по использованию Wi-Fi Pineapple таким образом с беспилотником не было найдено, поэтому результат неясен. Теория состоит в том, что он все еще будет функционировать как обычно, не зная о нападающем среднего уровня.

D. Несанкционированный доступ с полномочиями суперпользователя (root-доступ) - атака, основанная на прямом подключении злоумышленника к дрону и получении доступа к ресурсам, найденным после этапа разведки [14]. Например, использование свободной утилиты Nmap, предназначенной для разнообразного настраиваемого сканирования IP-сетей, вернет список открытых портов, к которым потенциально можно получить доступ с помощью таких протоколов, как Telnet и FTP. Если Telnet доступен без каких-либо дополнительных учетных данных, злоумышленник будет иметь root-доступ. После этого он будет иметь полный контроль над устройством и любыми данными, находящимися на устройстве, а также любыми сценариями, выполняемыми на нем, как показано на рисунке 4. Прогнозируемый результат этой атаки заключается в том, что порты будут доступны и что соединения будут установлены без необходимости каких-либо учетных данных.

Рис. 4. Подключение к дрону через Telnet

Е. Подмена пакетов - тип атаки, в ходе которой IP-пакеты генерируются со злонамеренной целью выдать себя за другую систему, в данном случае за контроллер дрона, как показано на рисунке 5. Для реализации атаки сначала должен быть проверен трафик между дроном и его контроллером с помощью такого инструмента, как Wireshark. Он позволяет перехватывать пакеты данных, передаваемые по сети, и дает возможность проводить проверку протоколов. Это означает, что, захватив беспилотник для управления трафиком, можно получить представление о том, как они общаются. Каждая захваченная команда имеет порядковый номер [15]. Это делается в целях безопасности, чтобы избежать использования старых командных пакетов. Однако счетчик сбрасывается, если в течение двух секунд на беспилотник не отправляются управляющие пакеты. Поэтому должна быть возможность подделать эти перехваченные пакеты либо путем сброса счетчика, либо просто с помощью более высокого порядкового номера. Существует также клиент node.js, который позволяет управлять дроном Parrot AR без использования мобильного приложения. С помощью ar-drone можно написать скрипт, который может управлять дроном, используя такие функции, как take off() или land(). Предполагается, что натурный эксперимент приведет к успешной посадке беспилотника, когда пакет отправки будет подделан.