[論文レビュー] Attacks Against BLE Devices by Co-located Mobile Applications.

Pallavi Sivakumaran, Jorge Blasco|arXiv (Cornell University)|Aug 11, 2018

Bluetooth and Wireless Communication Technologies被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、正当なアプリによって事前に確立されたバインディング関係を悪用することで、不正なAndroidアプリがペアリング保護されたデータにアクセスできるBluetooth Low Energy (BLE)デバイスにおけるセキュリティ上の欠陥を明らかにしている。本研究では、分析されたBLE対応Androidアプリの60％以上がアプリケーション層のセキュリティを備えておらず、BLEデバイスがデータ漏洩や改ざんの脅威にさらされていることが判明した。

ABSTRACT

Bluetooth Low Energy (BLE) is a fast-growing wireless technology with a large number of potential use cases, particularly in the IoT domain. With many of these use cases, the BLE device stores sensitive user data or critical device controls, which may be accessed by an augmentative Android or iOS application. Uncontrolled access to such data could violate a user's privacy, cause a device to malfunction, or even endanger lives. The BLE specification aims to solve this with network layer security mechanisms such as pairing and bonding. Unfortunately, this doesn't take into account the fact that many applications may be co-located on the same mobile device, which introduces the possibility of unauthorised applications being able to access and modify sensitive data stored on a BLE device. In this paper, we present an attack in which an unauthorised Android application can access pairing-protected data from a BLE device by exploiting the bonding relationship previously triggered by an authorised application. We discuss possible mitigation strategies, and perform an analysis over 13,500+ BLE-enabled Android applications to identify how many of them implement such strategies to avoid this attack. Our results indicate that over 60% of these applications do not have mitigation strategies in place in the form of application-layer security, and that cryptography is sometimes implemented incorrectly in those that do. This implies that the corresponding BLE devices are potentially vulnerable to unauthorised data access by malicious applications.

研究の動機と目的

• 共存するモバイルアプリがBLEデバイスに及ぼすセキュリティリスクを調査すること。
• 不正なAndroidアプリが既存のバインディング関係を悪用することで、BLEデバイス上の機微なデータにアクセスできるかを実証すること。
• BLE対応Androidアプリにおけるアプリケーション層セキュリティメカニズムの普及度を評価すること。
• セキュリティ対策を講じるアプリにおいて、暗号保護の実装に見られる一般的な欠陥を同定すること。
• BLEの組み込みペアリングおよびバインディングメカニズムがあるにもかかわらず、不正なデータアクセスのリスクが依然として存在することを強調すること。

提案手法

• 正当なアプリとBLEデバイスとの間で事前に確立された信頼関係を活用して、BLEバインディングメカニズムを悪用すること。
• Android上のBLEスタックの挙動を逆コンパイルして、バインディング情報がどのように保存され、他のアプリからもアクセス可能であるかを特定すること。
• 13,500以上のBLE対応Androidアプリを分析し、アプリケーション層セキュリティ制御の有無と適切さを検出すること。
• セキュリティ対策を講じるアプリにおける暗号の誤用パターンを同定すること。
• 静的および動的解析手法を用いて、アプリがBLEデータに対する適切なアクセス制御を強制しているかを評価すること。
• 複数のアプリが同じデバイス上で共存する状況において、既存の緩和策が不正アクセスを防ぐ効果を果たしているかを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 不正なAndroidアプリが、既存のバインディング関係を悪用することで、BLEデバイス上のペアリング保護済みデータにアクセス可能か？
• RQ2 BLE対応Androidアプリにおけるアプリケーション層セキュリティメカニズムはどの程度普及しているか？
• RQ3 BLEデータを保護しようと試みるアプリが使用する暗号保護における一般的な実装上の欠陥は何か？
• RQ4 複数のアプリが同じデバイス上で共存する状況において、既存のBLEセキュリティメカニズムはどの程度機能を果たせないか？
• RQ5 共存するアプリの脆弱性によって、BLEデバイスのデータが実際に公開されるリスクの表面積はどの程度か？

主な発見

• 分析対象の13,500以上のBLE対応Androidアプリの60％以上が、不正アクセスを防ぐためのアプリケーション層セキュリティメカニズムを実装していない。
• セキュリティ対策を講じるアプリの中にも、多くの場合暗号の誤用が見られ、データ漏洩のリスクが高まっている。
• 信頼できるアプリが確立したバインディング関係が、同じデバイス上の他のアプリからもアクセス可能であるため、攻撃は現実的に行える。
• 複数のアプリがモバイルデバイス上で共存する状況では、BLE仕様のネットワーク層セキュリティが不十分であることが判明した。
• この脆弱性により、適切なペアリングおよびバインディングが行われた後でさえも、悪意あるアプリがBLEデバイス上の機微なデータを読み取りまたは改ざんできる。
• 本研究の結果は、特にAndroid環境において、BLEエコシステム全体に広範なセキュリティギャップが存在することを示している。