[論文レビュー] VisiSploit: An Optical Covert-Channel

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

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

VisiSploitは、人間の視覚的知覚の限界を活用して、低コントラストまたは急速に点滅する画像を用いて、コンピュータのLCDスクリーンから目に見えない形でデータを漏洩させる、巧妙な光学コベントチャネルを導入している。これらの目に見えないパターンはカメラで撮影され、攻撃者によって再構築可能であり、パスワードや暗号鍵などの機密データの漏洩を検知されずに可能にする。

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

• 人間の視覚的知覚の限界を活用することで、人間の観察者に検出されない光学コベントチャネルの実現可能性を検討すること。
• 標準のLCDディスプレイに表示される目に見えない視覚パターンを用いて、標的システムから機密データを漏洩する手法を開発すること。
• 実際の環境条件、例えばさまざまなカメラタイプや環境パrameterを想定した状況下でも、コベントチャネルのステルス性と信頼性を評価すること。
• 目に見えないスクリーンパターンの写真から、人間の視認が不可能な状態であっても、データが信頼性を持って回復可能であることを実証すること。

提案手法

• この手法は、標準のLCDモニタに表示される低コントラストまたは高周波の点滅パターンにバイナリデータをエンコードする。
• 人間の視覚系が急速な変化や低コントラストの変動に対して感受性が低いことに着目し、パターンが観察者に認識されないようにする。
• スクリーンの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、隠しデータを抽出するために処理される。
• 画像処理技術を用いて、さまざまな照明条件やカメラ設定下でも、埋め込まれたデータを回復する。
• 人間被験者と複数のカメラセットアップを用いた制御実験を通じて、検出可能性と信頼性を評価することで、手法の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 人間の観察者に検出されないまま、LCDスクリーンに表示される目に見えない点滅パターンを通じてバイナリデータを信頼性高く送信できるか？
• RQ2 人間の視覚系は、LCDディスプレイ上の低コントラストまたは高周波の視覚的変調をどの程度認識しなくてもよいのか？
• RQ3 さまざまなカメラタイプや距離において、これらの目に見えないパターンの写真からデータ回復はどの程度効果的か？
• RQ4 実際の環境条件下で、データレート、信頼性、ステルス性という観点から、このコベントチャネルの実用的限界は何か？

主な発見

• この手法は、制御されたテスト環境において、人間の被験者に検出されない目に見えない点滅パターンを用いてバイナリデータを効果的に送信した。
• 40名の被験者がテスト中に目に見えないパターンを検出できなかったことから、この手法のステルス性が確認された。
• 複数のカメラで撮影された写真からも、数メートルの距離でさえも信頼性高くデータが回復されたことから、実用的実現可能性が示された。
• コベントチャネルは測定可能なデータレートを達成したが、提供されたテキストには正確な値は記載されていない。
• さまざまなカメラモデルや環境照明条件下でも、この手法は有効であることが示され、耐障害性が確認された。