[論文レビュー] Can ROS be used securely in industry? Red teaming ROS-Industrial.

Víctor Mayoral Vilches, Martin Pinzger+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2020

Physical Unclonable Functions (PUFs) and Hardware Security参考文献 17被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、赤チーム演習を通じてROS-Industrialの工業的環境におけるセキュリティを評価し、ROSコンピューティンググラフおよび大多数のロボットエンドポイントを損なう4つの攻撃グループを実証した。深刻な脆弱性が特定されたものの、一部のロボットエンドポイントは依然として安全であることが確認され、将来的なROSベースの工業的システムのセキュアな導入に前向きな期待が持てる。

ABSTRACT

With its growing use in industry, ROS is rapidly becoming a standard in robotics. While developments in ROS 2 show promise, the slow adoption cycles in industry will push widespread ROS 2 industrial adoption years from now. ROS will prevail in the meantime which raises the question: can ROS be used securely for industrial use cases even though its origins didn't consider it? The present study analyzes this question experimentally by performing a targeted offensive security exercise in a synthetic industrial use case involving ROS-Industrial and ROS packages. Our exercise results in four groups of attacks which manage to compromise the ROS computational graph, and all except one take control of most robotic endpoints at desire. To the best of our knowledge and given our setup, results do not favour the secure use of ROS in industry today, however, we managed to confirm that the security of certain robotic endpoints hold and remain optimistic about securing ROS industrial deployments.

研究の動機と目的

• ROSの元来の設計がセキュリティを最優先に置いていないにもかかわらず、工業的ロボティクスでの安全な利用が可能かどうかを調査すること。
• ROS-Industrialを合成的な工業的環境で攻撃可能かどうかを評価し、システム整合性を損なう可能性を検証すること。
• 標的型サイバー攻撃に対して特定のロボットエンドポイントがどの程度耐性を示すかを評価すること。
• ROSコンピューティンググラフおよびロボットシステム全体の制御を可能にする攻撃ベクトルを同定すること。

提案手法

• ROS-Industrialおよび標準のROSパッケージを含む制御された合成的工業的ユースケースにおいて、赤チーム演習を実施した。
• ROSコンピューティンググラフおよびロボットエンドポイントを標的とした4つの異なる攻撃グループを設計・実行した。
• ROSの通信アーキテクチャに内在する弱みを悪用し、不正なアクセスおよび制御を実現した。
• 攻撃後、個々のロボットエンドポイントのセキュリティポジションを評価し、耐性の有無を確認した。
• リアルタイム監視およびシステムとの相互作用を用いて、攻撃の成功と持続性を検証した。
• 各攻撃グループがシステムの可用性、機密性、整合性に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標的型サイバー攻撃は、工業的展開におけるROSコンピューティンググラフを損なうことができるか？
• RQ2 ROSの脆弱性を悪用することで、攻撃者はどの程度ロボットエンドポイントを制御可能になるか？
• RQ3 全体のシステムが侵害された状態でも、どのロボットエンドポイントが安全のままであるか？
• RQ4 ROS-Industrialにおいて、システム全体の乗っ取りを可能にする重要な攻撃ベクトルは何か？

主な発見

• 4つの異なる攻撃グループがROSコンピューティンググラフを成功裏に損ない、不正アクセスおよび制御を可能にした。
• 1つのグループを除き、すべての攻撃グループがシステム内の大多数のロボットエンドポイントを完全に制御した。
• 一部のロボットエンドポイントは攻撃から安全であり、攻撃に耐性を示した。これは、強化の可能性を示唆している。
• ROSは、重大な緩和策を講じない限り、工業的利用にはまだ十分に安全ではないことが示された。
• 本研究は、既存のROS-Industrial展開が標的型で現実世界のサイバー攻撃に対して脆弱であることを確認した。
• 脆弱性が存在する中でも、耐性のあるエンドポイントの存在が、より安全なROSベースの工業的システム構築の基盤を提供している。