駭客將麻省理工學院建築變成俄羅斯方塊遊戲
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leiphone 作者：又田
影片中的神操作者，是來自騰訊安全平台部Blade團隊的兩位小哥Nicky、Xbalien。沒錯，就是這兩位⇊
▲左xbalien，右Nicky
這兩位還在不久前，舉辦的歐洲頂級安全會議HITB大會上，分享了如何以上帝視角，完成操控大樓燈光的壯舉。
先拿下一層樓
月黑風高夜，某座大廈的36樓突得陷入黑暗。
一片靜謐中有人屏息以待，心中默念：1、2、3！一間屋子亮起了燈光，又一間亮了起來……
監控器前的拍攝團隊大喊一聲「卡」，錄製結束了。
Nicky和Xbalien長舒了一口氣，拍了三次，終於搞定了。
這不是大電影的拍攝現場，主角不是明星，而是一台無人機和一層高樓。這波操作也並非你所預想的特效製作，而是真實上演的，是針對智慧建築設備 ZigBee 通信協議新的攻擊方式——有別於以往針對某一廠商的某一產品進行攻擊，而是通用、快速的批量攻擊。
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當然要實現影片中的炫酷動作需要三步。
第一就是利用無人機，使其載著樹莓派（Raspberry PI）設備，以較慢速度，圍繞某一建築，進行網路資訊蒐集。
具體來說，要發送一些信標包，探測 ZigBee 信道的網路網管資訊，比如設備ID資訊，還會進一步探測其使用的密鑰，並進行解析。
這些結果資訊都會被回饋回來，進行半自動化分析。
所謂的半自動化分析是什麼？
這就要回到ZigBee協議本身了，ZigBee廣泛應用於智慧家庭系統中，諸如ABB、三星、小米等廠商，都有生產ZigBee設備。為了使用戶更方便地連接第三方廠商生產的ZigBee設備，許多製造商使用ZigBee聯盟通用密鑰，允許設備在不同的供應商之間進行配對。也就是說你可以用小米的網關控制三星設備，而控制燈光、窗簾、空調等也有標準的實現指令。
所謂知己知彼，半自動化分析就是讓你更清楚的瞭解「彼方」，透過分析 ZigBee 設備來源廠商，以及其控制指令是否標準，如果是相容協議，就可以自動生成攻擊指令。假如遇上特立獨行的廠商，懶得去相容協議，或者在控制指令中加入了特殊指令，就需要預先進行簡單的人工分析及提取指令。
完成半自動化分析後，無人機第二次起飛進行自動化批量攻擊，此時就會出現影片中的畫面，無人機「操控」燈光，窗簾，空調等設備自動打開與關閉。
此處有個大膽腦洞，是不是以後求婚可以有這種操作……（據說兩位小哥哥也有此想法）
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| Hacking Intelligent Buildings and a Journey into a Modern Private ... |
當然批量攻擊的實現，是借前兩步中收集 ZigBee 密鑰和網路資訊的光，透過模擬網路節點，發送包含攻擊載體的廣播包，控制所有燈一起開或者關。
但要知道，一個樓層可能有幾百個ZigBee設備，它們分布在不同房間中處於不同信道。而每次攻擊卻只能針對一個信道，還存在要攻擊的信道，距離無人機稍遠的可能，這會拖慢整個測試速度。
「我們做了一個新的改變！」Nicky興奮地告訴小編，他們在樹莓派上，同時使用了兩個嗅探設備和兩個發送設備，以便在前期蒐集網路資訊時可以加快速度。同理，在發射 ZigBee 數據包進行攻擊時，也可以同時使用兩個發射器發射信號，加速攻擊流程。
ZigBee並非沒有防禦措施，但Nicky和Alien利用一些漏洞繞過這些防禦措施。比如Blade團隊還發現了，一種新的繞過ZigBee協議，重放防禦機制的方法：
透過在ZigBee網路中創建一個虛擬節點，並將這個虛擬節點的設置，在一個隨機的MAC地址，和一個與網路中節點設備相同的網路地址，這樣在以當虛擬節點身份發送廣播包時，序列號與計數器都會從0開始計數，完全可以隨心所欲的控制所有設備。
Nicky和Alien研究這種批量攻擊方式時間不算短，從2017年6月開始，歷經兩三個月，中間也有不少難題。比如攻擊高層樓宇的智能設備可能面臨信號發射功率不夠，需要尋找載體——無人機，對無人機的控制技術也有一定要求。另外為了不影響大樓中的工作人員辦公，測試往往選擇深夜進行……
不過這兩位研究員也樂在其中，他們在不久前舉辦的HITB大會上分享了針對 ZigBee 協議的批量攻擊方式以及對應的安全加密機制，主要有以下幾點。
- 如果不需要相容其它廠商的設備，廠商可以避免使用通用安全密鑰。
- 以「新」代「舊」，目前市面上不少晶片廠商提供較老的晶片只支持老版本的ZigBee協議棧，但老版本的ZigBee協議是存在漏洞的，建議使用高版本的ZigBee協議棧。
- 制訂自定義加密方案，ZigBee包含實體層、網路層、應用層等，建議廠商在應用層，用非對稱算法實現自己的認證加密方案，這樣即使密鑰洩露，網路通信也有一定的安全保證。
- 密鑰儲存，市面上一些廠商的 ZigBee 固件或者硬體的flash晶片會明文儲存一些密鑰。駭客只要購買這種智慧設備，就可以從固件中提取密鑰，進而攻擊同類產品。因此密鑰不應該以明文方式駭在固件或晶片中，應該做一些加密或打散方式儲存，提高駭客攻擊成本。
下一步：拿下一棟飯店
拿下一層樓不算什麼，Blade團隊的下一個目標是整棟飯店，他們瞄準的是KNX協議。
目前，智慧家庭的通信協議，大多使用ZigBee協議，而KNX常用於大型公共場所，如體育場館、機場、豪華飯店，以及核電站、工廠等一些工業設施。Nicky和Xbalien從去年11月開始研究這一協議，發現這一協議相關的研究及安全工具極少，他們前期花費了大量時間和精力去分析這一協議。
早前在 DEFCON 大會上，曾有安全研究員透過WiFi網路，入侵了深圳京基100大樓瑞吉酒店的 KNX系統，並控制了酒店的照明系統。但 Nicky和Xbalien在實地測試時發現，多數飯店的KNX網關網路，與飯店本身的WiFi網路相隔離，其 KNX 設備的最後網關在單獨的控制室內，旁人接觸不到。
透過對KNX協議的分析，他們發現可以透過接入KNX電纜網路，來修改KNX/IP路由器的配置，在不影響整個原有KNX網網路設備的正常使用情況下，攻擊KNX網網路中的任何設備或嗅探KNX網網路流量，這種攻擊同時可以導致整個KNX網路的設備拒絕服務。
當然這只是一個思路，能否實現還需親自接觸KNX設備進行測試。
於是兩位小哥哥自己添置了KNX設備，搭建起小型KNX網路，並在上面完成了整套攻擊流程。
「但這種小型網路無法完全模擬大型網路的攻擊場景，於是我們決定，去某五星級飯店開房。」
選擇某五星級飯店開房是有原因的，當然不是你想的某些不正經原因，而是因為該飯店的所有房間，以及走廊或大廳，都用到了KNX設備。這是一個較大型的網路，其中可能使用了幾千甚至上萬個KNX設備，以此為研究目標，就可以實現大型KNX網路的批量攻擊。
於是，Nicky和Xbalien一拍即合，跑去飯店花了1800開了一間房，在裡面測試了一天一夜，成功驗證了利用上述攻擊方式，可以操縱飯店走廊燈，以及客房「請勿打擾」燈牌亮滅。
（試想若是這波操作被心懷不軌的駭客利用，在男女主角在床上做雙人運動之時，窗簾慢慢打開……好吧，以上情節只是小編的不良腦洞……）
他們也在HITB大會上，分享了針對KNX協議的安全防護建議：
- 目前多數廠商仍在使用老舊KNX設備，這些設備不相容最新版KNX協議，更不支持最新版協議中的加密機制，暴露出來的漏洞有很多，應該將設備升級到新版協議。
- KNX網關要做好網誤隔離，不能將KNX網關，開放在公網上，這會帶來很大安全風險。
- 另外，最新版的KNX協議支持數據包加密，但很多廠商沒有開啓這一安全選項。我們建議廠商開啓這一選項，對數據進行加密。
智慧建築通信協議安全性普遍不高？
針對這兩種協議的攻擊，是否會被駭客利用？
Nicky告訴小編，目前新聞中並未出現過，駭客大規模攻擊這些設備。究其原因可能是ZigBee和KNX皆偏向控制設備一類的通信協議，本身不會包含一些敏感資訊或者數據。
而駭客攻擊往往帶有逐利性，攻擊這兩種協議所能得到的回報不高，通常只是為了炫技。
但實際上這類攻擊，同樣可能被恐怖分子用於攻擊城市電力與照明系統，製造社會恐慌等。
「我們選擇研究的這兩種協議，是智慧建築領域使用最廣泛的、最具代表性的協議，透過這兩種協議的研究，我們認為智慧建築領域普遍使用協議的安全性不高。」
這種安全性不高的原因主要源於廠商。
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| credit card hacking - Online Cyber Security News |
這倒不是說廠商對協議安全性毫不關注，而取決於在部署安裝設備時的安裝人員，是否有開啓安全選項，或者用正確的網管及路由設備部署網路。也就是說，就算設備是安全的，安全人員卻沒有正確部署設備，同樣會造成安全問題。
另外，還有一些廠商缺少由於安全技術人員，基本只要實現設備可用性，就不會再考慮設備的安全性的原因。
當然，這些都只是冰山一角，智慧建築的安全攻防之戰還任重道遠。
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