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你信吗?一个关键的随机数发生器漏洞就会影响数十亿物联网设备?

2021-08-15
来源:网空闲话

  数十亿物联网设备使用的硬件随机数生成器存在严重漏洞,无法正常生成随机数,导致设备安全性下降,面临攻击风险。

  Bishop Fox研究人员称,这个漏洞影响了整个物联网行业。关键是漏洞并不存在于单个设备的SDK或任何特定的SoC实现。物联网需要一个伪随机数生成器(CSPRNG)子系统。这个问题不能仅仅通过更改文档和责备用户来解决。对于这样一个CSPRNG子系统来说,最优雅的地方是在一个日益流行的物联网操作系统中。如果您正在从头开始设计一个新设备,建议在操作系统中实现一个CSPRNG。自己编写RNG代码应该被认为是危险的,就像加密代码一样。不管你有多聪明,永远不要自己编写与RNG硬件接口的代码。你几乎肯定会弄错。相反,您应该使用由较低抽象层提供的CSPRNG子系统。不要直接从RNG硬件中使用熵。总的来说,硬件RNG不适合(立即)加密使用。弱熵可以也应该通过软件,通过cspring来修复。

  “事实证明,当涉及物联网设备时,这些‘随机’选择的数字CSPRNG并不总是像你希望的那样随机,”Bishop Fox研究人员丹·彼得罗和艾伦·塞西尔在上周发表的一份分析报告中说。“事实上,在很多情况下,设备选择的加密密钥是0或更糟。这可能会导致任何上游应用的安全性崩溃。”

  随机数生成(RNG)是一个至关重要的过程,它支持多个加密应用程序,包括密钥生成、nonces和salt。在传统的操作系统上,它来自一个加密安全的伪随机数生成器(CSPRNG),该生成器使用从高质量种子源获得的熵。

  当涉及到物联网设备时,这是由一个片上系统(SoC)提供的,它包含一个专用的硬件RNG的外围设备,称为真正的随机数生成器(TRNG),用于从物理进程或专辑音乐(phenomenа)中捕获随机性。

  研究人员指出当前调用外围设备的方式是不正确的,缺乏对错误代码响应的全面检查,导致产生的随机数不是简单的随机,更糟糕的是可预测的,导致部分熵,未初始化的内存,甚至包含纯零的加密密钥。

  研究人员指出:“RNG外围设备的HAL功能可能会因各种原因失效,但到目前为止最常见的(也是可利用的)是设备的熵耗尽。”硬件RNG外设通过各种方式(如模拟传感器或EMF读数)将熵从宇宙中提取出来,但并不是无限供应的。

  “它们每秒只能产生这么多随机比特。如果你尝试调用RNG HAL函数时,它没有任何随机数给你,它将失败并返回一个错误代码。因此,如果设备试图快速获取太多随机号码,呼叫就会开始失败。”

  这个问题是物联网领域特有的,因为它们缺乏通常带有随机API的操作系统(例如,在类unix操作系统中是“/dev/random”,在Windows中是BCryptGenRandom),研究人员强调了与CSPRNG子系统相关联的更大熵池的好处,这样就消除了“熵源中的任何单点故障”。

  虽然可以矫正软件更新的问题,理想的解决方案是物联网设备制造商和开发商包括CSPRNG API的种子从一组不同的熵源并确保代码没有忽略错误条件,或未能阻止调用RNG当没有更多的熵是可用时。

  研究人员说:“这个漏洞的难点之一是,它不是一个简单的‘你在应该曲折的地方曲折了’的情况,可以很容易地修补。”他们强调了在物联网操作系统中实现CSPRNG的必要性。“为了解决这个问题,必须在物联网设备中设计一个实质性和复杂的功能。”

  最后,研究人员建议:

  对设备所有者而言:

  留意更新,并确保在它们可用时应用它们。这是一个可以用软件解决的问题,但可能需要一些时间。与此同时,要小心不要太相信你的物联网设备。对于需要连接互联网的家用设备,把它们放在一个只能连接到外部的专用网络段。这将有助于防止任何漏洞蔓延到你的网络。

  对物联网设备开发人员而言:

  如果可能,请选择包含从包括硬件 RNG 在内的各种熵源中播种的 CSPRNG API 的物联网设备。如果没有可用的 CSPRNG 并且您别无选择,请仔细检查您所依赖的库以及您自己的代码,以确保您没有使用从未初始化的内存读取、忽略硬件 RNG 外设寄存器或错误的代码条件,或者在没有更多可用熵时无法阻塞。仔细考虑阻塞不是可行选项的实时情况的影响。

  对设备制造商/物联网操作系统而言:

  在SDK中弃用和/或禁用任何直接使用RNG HAL函数。相反,要包含一个CSPRNG API,该API使用健壮的、不同的熵源和适当的硬件RNG处理。Linux内核的/dev/urandom实现可以作为一个很好的参考。




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