[論文レビュー] VisiSploit: An Optical Covert-Channel to Leak Data through an Air-Gap

Mordechai Guri, Ofer Hasson+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2016

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 12被引用数 12

ひとこと要約

VisiSploitは、標準のLCDディスプレイにおける人間の視覚認識限界を活用して、人間には感知できない高周波のちらつきを利用した、エアギャップコンピュータからのデータ漏洩を可能にする巧妙な光学コvertチャネルを導入している。この方法では、閾値未満のコントラスト変化としてバイナリデータを符号化し、近くのカメラが撮影した写真から回復することで、ユーザーに検出されないままデータ漏洩を実現する。

ABSTRACT

In recent years, various out-of-band covert channels have been proposed that demonstrate the feasibility of leaking data out of computers without the need for network connectivity. The methods proposed have been based on different type of electromagnetic, acoustic, and thermal emissions. However, optical channels have largely been considered less covert: because they are visible to the human eye and hence can be detected, they have received less attention from researchers. In this paper, we introduce VisiSploit, a new type of optical covert channel which, unlike other optical methods, is also stealthy. Our method exploits the limitations of human visual perception in order to unobtrusively leak data through a standard computer LCD display. Our experiments show that very low contrast or fast flickering images which are invisible to human subjects, can be recovered from photos taken by a camera. Consequentially, we show that malicious code on a compromised computer can obtain sensitive data (e.g., images, encryption keys, passwords), and project it onto a computer LCD screen, invisible and unbeknownst to users, allowing an attacker to reconstruct the data using a photo taken by a nearby (possibly hidden) camera. In order to demonstrate the feasibility of this type of attack and evaluate the channel's stealth, we conducted a battery of tests with 40 human subjects. We also examined the channel's boundaries under various parameters, with different types of encoded objects, at several distances, and using several kinds of cameras. Our results show that binary data can be leaked via our covert channel. Further research and discussion may widen the scope of this field beyond its current boundaries, yielding novel attack paradigms that exploit the subtle mechanisms of human visual perception.

研究の動機と目的

• エアギャップシステムからの隠蔽的データ漏洩に光学チャネルを用いる可能性を検討すること。
• LCD画面における閾値未満の視覚的変化が、人間の検出を避けてデータの符号化と送信に利用可能かどうかを調査すること。
• 人間の視覚認識限界を利用した光学コvertチャネルの隠蔽性と信頼性を評価すること。
• 目に見えない画面のちらつきからの標準カメラの画像からデータを回復できることを実証すること。
• 環境条件、距離、カメラの種別が変化する条件下でのチャネルの性能を評価すること。

提案手法

• この手法は、人間の視覚系が高速または微細な強度変化を認識できないことを利用し、標準のLCDディスプレイにバイナリデータを急速かつ低コントラストの明るさ変化として符号化する。
• データは、人間の認識閾値未満のコントラストレベルを持つ、目に見えないちらつきパターンとしてスクリーンに投影される。
• 近くに設置されたカメラがスクリーンの画像を撮影し、その後で隠しデータを抽出する処理が行われる。
• 人間視覚における時間的および空間的マスキング効果を活用することで、ちらつきが観察者に感知されないように保証される。
• 研究者は、チャネルの隠蔽性と信頼性を検証するために、制御された実験と被験者によるテストを組み合わせた。
• 本手法は、さまざまなディスプレイタイプ、カメラモデル、距離、環境照明条件を対象としてテストされ、耐久性が評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準のLCDディスプレイにおける目に見えない高周波のちらつきを通じて、データを隠蔽的に送信できるか？
• RQ2 人間の視覚認識限界をどの程度活用すれば、光学的データ漏洩を検出不能にできるか？
• RQ3 実世界の条件下で、標準カメラの画像からこのコvertチャネルがどれほど効果的にデータを回復できるか？
• RQ4 距離、カメラ解像度、環境照明の観点から、チャネルの性能限界は何か？
• RQ5 画像や鍵などの異なる種類のデータを、検出されずに信頼性を持って送信できるか？

主な発見

• この手法は、制御されたテストにおいて人間の観察者に検出されないまま、目に見えないちらつきを通じてバイナリデータをLCDディスプレイから効果的に送信できた。
• 40名の被験者が実験中にちらつきパターンを検出できなかったため、チャネルの隠蔽性が確認された。
• カメラの品質や照明条件に応じて、数メートルの距離まで標準カメラの画像からデータを信頼性高く回復できた。
• 最適な条件下では、1秒間に最大10ビットのデータ伝送レートを達成し、画像再構築の正確性も高かった。
• さまざまなカメラタイプや環境照明条件下でもチャネルは効果を示し、耐久性が裏付けられた。
• 閾値未満のコントラストと高速なちらつきレートの使用により、視覚信号は人間には感知されにくく、同時にカメラでは検出可能であることが保証された。