[論文レビュー] RollBack: A New Time-Agnostic Replay Attack Against the Automotive Remote Keyless Entry Systems

Levente Csikor, Hoon Wei Lim+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 2022

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)参考文献 16被引用数 4

ひとこと要約

RollBackは、以前にキャプチャした信号を繰り返し送信することで、ジャミングを伴わずに繰り返し不正アクセスを可能にする、時間に依存しない新規のリプレイ攻撃である。RKEシステムに実装されたロールバックに似たメカニズムを悪用する。RollJamとは異なり、一度の信号キャプチャで十分で、無期限に有効であり、テストされた車両の約70％、特にアジア系メーカーの車両が脆弱であることが判明した。

ABSTRACT

Today's RKE systems implement disposable rolling codes, making every key fob button press unique, effectively preventing simple replay attacks. However, a prior attack called RollJam was proven to break all rolling code-based systems in general. By a careful sequence of signal jamming, capturing, and replaying, an attacker can become aware of the subsequent valid unlock signal that has not been used yet. RollJam, however, requires continuous deployment indefinitely until it is exploited. Otherwise, the captured signals become invalid if the key fob is used again without RollJam in place. We introduce RollBack, a new replay-and-resynchronize attack against most of today's RKE systems. In particular, we show that even though the one-time code becomes invalid in rolling code systems, replaying a few previously captured signals consecutively can trigger a rollback-like mechanism in the RKE system. Put differently, the rolling codes become resynchronized back to a previous code used in the past from where all subsequent yet already used signals work again. Moreover, the victim can still use the key fob without noticing any difference before and after the attack. Unlike RollJam, RollBack does not necessitate jamming at all. Furthermore, it requires signal capturing only once and can be exploited at any time in the future as many times as desired. This time-agnostic property is particularly attractive to attackers, especially in car-sharing/renting scenarios where accessing the key fob is straightforward. However, while RollJam defeats virtually any rolling code-based system, vehicles might have additional anti-theft measures against malfunctioning key fobs, hence against RollBack. Our ongoing analysis (covering Asian vehicle manufacturers for the time being) against different vehicle makes and models has revealed that ~70% of them are vulnerable to RollBack.

研究の動機と目的

• ローリングコードベースのRKEシステムに存在する、以前に未知であった再同期脆弱性を同定・利用し、初期信号キャプチャ後、ジャミングを伴わずにリプレイ攻撃を可能にする。
• 数回の以前にキャプチャした信号をリプレイすることで、RKEシステムのリセットメカニズムが発動し、過去のコード状態に再同期されることを実証する。
• 攻撃が時間に依存せず、継続的なジャミングを必要としないため、カーシェアリングやレンタル環境において非常に実用的であることを示す。
• アジアメーカーの車両を含む広範な車両モデルの分析を通じて、実世界への影響を評価する。
• 車両所有者および製造業者向けに実行可能な対策と、クラウドソースドの脆弱性データベースを提供する。

提案手法

• 距離外であっても、以前の相互作用でキーフォブからRKE信号（例：ロックまたはアンロックコマンド）を1回キャプチャする。
• キャプチャした信号を複数回にわたり順次リプレイすることで、車両のRKE受信機に再同期メカニズムを引き起こす。
• 将来的なコードの受容を許可する安全機能を悪用し、すでに無効化された過去のコードを再利用可能にする。
• 攻撃が信号の機能（ロック／アンロック）に依存せず、インstructioin-agnostic（命令に依存しない）であることを実証する。
• 実世界の状況下で制御された信号リプレイを用い、アジア系メーカーを重点的に含む複数の車両メーカー・モデルで攻撃を検証する。
• 時刻ベースの暗号化ソリューションを対策として提案し、時刻同期とデジタル署名を要件とすることで、リプレイ攻撃を防止する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 継続的なジャミングやリアルタイムの信号キャプチャを要件とせず、ローリングコードベースのRKEシステムに対してリプレイ攻撃を実行可能か？
• RQ2 以前にキャプチャした信号をリプレイすることで、RKEシステムの再同期メカニズムが発動し、無効化されたコードの再利用が可能になるか？
• RQ3 この脆弱性は、特にカーシェアリングやレンタル環境において、異なる車両メーカー・モデルにどの程度広がっているか？
• RQ4 攻撃が時間に依存せず、初期信号キャプチャから長期間経過後でも繰り返し利用可能か？
• RQ5 実世界の展開において、このようなリプレイおよび再同期攻撃を防ぐ実用的な対策は何か？

主な発見

• RollBackは、1回の信号キャプチャを繰り返しリプレイするだけで、ジャミングやリアルタイムアクセスを要せず、繰り返し不正アクセスを可能にする。
• 攻撃は、RKEシステムに実装された再同期メカニズムを悪用しており、順次リプレイされた以前に使用されたコードを受容することで、システムを過去の状態にロールバックする。
• 脆弱性はテストされた車両の約70％に影響を及ぼし、主にアジア系メーカーの車両に見られるが、影響範囲は世界的に予想される。
• 攻撃はインstructioin-agnostic（命令に依存しない）であり、アンロックまたはロックのいずれの信号でもリバースロールバック効果を引き起こすため、実用性が著しく向上する。
• RollJamとは異なり、継続的な展開を必要とせず、キャプチャした信号は無期限に有効なため、レンタルや共有利用環境における長期的攻撃に最適である。
• 時刻ベースの暗号化ソリューションが対策として提案されたが、時刻同期が必須であり、現時点では広く導入されていない。