[論文レビュー] Beware of the App! On the Vulnerability Surface of Smart Devices through their Companion Apps

Davino Mauro, Luís Melo+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2019

Advanced Malware Detection Techniques参考文献 18被引用数 9

ひとこと要約

本論文では、IoTデバイスの通信におけるセキュリティ脆弱性を特定する実用的手段として、コンpanionモバイルアプリの分析を提案している。静的および動的解析を活用し、デバイス-アプリ間通信における弱い暗号化やハードコードされた暗号化の問題を特定している。主な発見は、96台のデバイスのうち38％を占める32個のアプリの50％が、適切な暗号化を実施しておらず、5つの人気のあるAmazon IoTデバイスをリモートで乗っ取ることが可能であるということである。

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) devices are becoming increasingly important. These devices are often resource-limited, hindering rigorous enforcement of security policies. Assessing the vulnerability of IoT devices is an important problem, but analyzing their firmware is difficult for a variety of reasons, including requiring the purchase of devices. This paper finds that analyzing companion apps to these devices for clues to security vulnerabilities can be an effective strategy. Compared to device hardware and firmware, these apps are easy to download and analyze. A key finding of this study is that the communication between an IoT device and its app is often not properly encrypted and authenticated and these issues enable the construction of exploits to remotely control the devices. To confirm the vulnerabilities found, we created exploits against five popular IoT devices from Amazon by using a combination of static and dynamic analyses. We also did a larger study, finding that analyzing 96 popular IoT devices only required analyzing 32 companion apps. Among the conservative findings, 50% of the apps corresponding to 38% of the devices did not use proper encryption techniques to secure device to companion app communication. Finally, we discuss defense strategies that developers can adapt to address the lessons from our work.

研究の動機と目的

• リソース制限のあるIoTデバイスにおけるセキュリティ脆弱性を特定するための有効な入り口として、コンpanionアプリが果たせる役割を調査すること。
• IoTデバイスとそのコンpanionアプリ間の通信のセキュリティを評価すること。特に、暗号化、認証、プロトコル設計に焦点を当てる。
• コンpanionアプリの分析で発見された欠陥に基づき、プロトタイプの攻撃を実装・検証すること。
• 幅広い人気IoTデバイスにわたる、アプリベースの脆弱性特定手法のスケーラビリティと有効性を評価すること。
• 開発者がコンpanionアプリおよびデバイス間通信のセキュリティを強化するための実行可能な防御戦略を提供すること。

提案手法

• 主にAmazon製の96台の人気IoTデバイスのコンpanionアプリ32個について、静的および動的解析を実施した。
• リバースエンジニアリングとネットワーク監視を用いて、ハードコードされた鍵や暗号化モードを含む暗号パrameterを抽出した。
• アプリとデバイス間の認証なしまたは弱い暗号化の通信チャネルを活用して、プロトタイプの攻撃を実装した。
• クラウドベースおよびローカルネットワーク（例：Bluetooth、Wi-Fi）でのやり取りを含む通信プロトコルに、セキュリティ上の欠陥がないかを評価した。
• 96台のデバイスにわたる大規模な調査を実施し、コンpanionアプリにおける不適切な実装の広がりを評価した。
• 共有されたハードコードされた鍵に基づくスプーフィング攻撃を用いて、TP-Linkスマートプラグを含む5台のデバイスを実際に乗っ取ることに成功した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ファームウェア解析では困難な場合でも、コンpanionアプリは、IoTデバイスに深刻な脆弱性を明らかにできるか？
• RQ2 コンpanionアプリは、デバイスからアプリへの通信において、適切な暗号化と認証をどれくらいの割合で実装しているか？
• RQ3 人気のあるIoTコンpanionアプリに、ハードコードされた暗号鍵や弱い暗号化実装がどれほど広がっているか？
• RQ4 コンpanionアプリの静的および動的解析は、IoTデバイスに対して実用的なリモートまたはローカル攻撃を可能にするか？
• RQ5 コンpanionアプリに一般的に見られる不適切な通信パターンは何か？ それらはどのようにしてデバイスの乗っ取りを可能にするか？

主な発見

• 分析対象の32個のコンpanionアプリのうち、96台のデバイスの38％に該当する50％が、デバイス-アプリ通信を保護する適切な暗号化を実施していなかった。
• 19％のアプリがハードコードされた暗号鍵を使用しており、攻撃者がデバイスを偽装したり通信を傍受したりできるようになった。
• 31％のアプリがデバイス-アプリ通信を保護するために暗号化を一切使用しておらず、盗聴やリプレイ攻撃に対して完全に開放されていた。
• 40–60％のアプリがローカル通信やブロードキャストメカニズムを使用しており、弱いまたは欠落した暗号化が攻撃の対象になり得る攻撃表面を形成していた。
• ハードコードされた鍵と認証なしのセットアップ手順を活用して、TP-Linkスマートプラグを含む5台の人気IoTデバイスに対して、プロトタイプの攻撃が成功した。
• 本研究では、ファームウェアのアクセスやデバイス自体のリバースエンジニアリングが不要な状況でも、コンpanionアプリの分析がデバイスレベルの脆弱性を特定するためのスケーラブルで効果的な手法であることが確認された。