[논문 리뷰] VisiSploit: An Optical Covert-Channel

Mordechai Guri, Ofer Hasson외 2명|arXiv (Cornell University)|2016. 07. 13.

Advanced Steganography and Watermarking Techniques참고 문헌 7인용 수 3

한 줄 요약

VisiSploit은 인간의 시각 인지 한계를 활용하여 컴퓨터의 LCD 화면에서 눈에 보이지 않는 방식으로 데이터를 유출하는 도청 채널을 소개한다. 저대비 또는 빠르게 깜빡이는 이미지를 사용함으로써, 이 비가시 패턴은 카메라로 촬영되어 공격자에 의해 재구성될 수 있으며, 암호나 암호화 키와 같은 민감한 데이터를 탐지되지 않도록 유출시킬 수 있다.

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.

연구 동기 및 목표

• 인간의 시각 인지 한계를 활용하여 인간 관찰자에게 감지되지 않는 광학 도청 채널의 가능성을 탐색하기 위해.
• 일반적인 LCD 디스플레이에 숨겨진 시각 패턴을 사용하여 해킹된 시스템에서 민감한 데이터를 유출하는 방법을 개발하기 위해.
• 실제 환경 조건에서 도청 채널의 은밀함과 신뢰성에 대해 평가하기 위해.
• 비가시 화면 패턴의 사진에서 데이터를 신뢰성 있게 복원할 수 있음을 입증하기 위해.

제안 방법

• 이 방법은 일반적인 LCD 모니터에 표시되는 저대비 또는 고주기 깜빡임 패턴에 이진 데이터를 인코딩한다.
• 이것은 인간 시각 시스템이 빠른 변화나 저대비 변동에 민감도가 낮아, 패턴이 관찰자에게 인식되지 않도록 한다.
• 근처에 놓인 카메라가 화면의 이미지를 촬영하고, 이를 바탕으로 숨겨진 데이터를 추출한다.
• 이미지 처리 기법을 사용하여 다양한 조명 조건과 카메라 설정에서도 임베딩된 데이터를 복원한다.
• 인간 피험자와 다양한 카메라 설정을 활용한 통제 실험을 통해 탐지 가능성과 신뢰성을 평가함으로써 방법의 타당성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인간 관찰자가 감지하지 못하는 조건에서, LCD 화면에 비가시 깜빡임 패턴을 통해 이진 데이터를 신뢰성 있게 전송할 수 있는가?
• RQ2 인간 시각 시스템은 LCD 화면에서 저대비 또는 고주기 시각 조절을 어느 정도 감지하지 못하는가?
• RQ3 다양한 카메라 유형과 거리에서 이러한 비가시 패턴의 카메라 촬영 이미지로부터 데이터 복구가 얼마나 효과적으로 이루어지는가?
• RQ4 실제 환경 조건에서 데이터 전송 속도, 신뢰성, 은밀함 측면에서 도청 채널의 실용적 한계는 무엇인가?

주요 결과

• 통제 실험에서 인간 피험자에게 감지되지 않는 비가시 깜빡임 패턴을 통해 이진 데이터가 성공적으로 전송되었다.
• 40명의 인간 피험자가 테스트 기간 동안 비가시 패턴을 감지하지 못하여, 이 방법의 은밀함이 확인되었다.
• 다양한 카메라로 촬영한 사진에서 데이터가 신뢰성 있게 복원되었으며, 수 미터 거리에서도 가능함을 보여주어 실용적 타당성이 입증되었다.
• 도청 채널은 측정 가능한 데이터 전송 속도를 달성했지만, 제공된 텍스트에는 정확한 값이 기재되어 있지 않다.
• 다양한 카메라 모델과 환경 조명 조건에서도 기술이 효과적으로 작동함을 보여주어 강건함을 입증했다.