2021年度

ISSスクエアシンポジウム
研究成果報告2022/02/24

システム分科会

システム分科会のテーマ（概要）● 概要“The Information Security of things”をキーワードに、一般家庭の機器に組み込まれる小さいITシステムから、社会インフラの中に組み込まれる大規模ITシステムまでを俯瞰し、それを支えるセキュリティシステム技術の現状と課題について、研究を行っている。

● メンバーリスト（院生17名、指導教授1名）
RL

:情セ大

大久保隆夫

幹事
情セ大 M1：大木 圭介
中央大 M1：東 拓矢
メンバー
中央大：M1阿部 忠仁、M2小林 洋明、M2前川 美里
情セ大：M1末吉 璃子、M1上野 瑞己、M1林 泊舟、M1森田 叡
M1田代 雄也（1年制）M1米田智紀（NW分科会から出向）
M2荒木 粛志、M2仙田 眞之、M2橋本 真、M2何 其晧、M2床波 大貴、M2鈴木 智之、M2梅田 真子
2システム分科会のテーマ● The Internet of Thing(IoT)s

あらゆるものがインターネットにつながる（国内IoT市場は2025年に10.2兆円規模に)※IDC Japan「国内IoTインフラ調査市場予測」
https://www.idc.com/jp/research/report-list?search=JPJ46558621&document=JPJ46558621
車と道路にIoT

荷物にIoT
交通輸送

買い物カートにIoT
医療

商業施設

コンタクトレンズにIoT
宿泊施設

民泊にIoT

キーワード：IoTの脅威検証

3

過去の取り組み
スマートホーム
公共施設

2016

NWカメラ
ダークホテルパーソナルデバイス

2017

ＭＥＭＳ
スマートロック

2018

2019

スマートスピーカー

2020

脅威シナリオの実現可能性検証+新たなAttack Surfaceの模索

キーデバイス：Webカメラ、スマートロック 、スマートリモコン、Firewalla
Webカメラスマートロック

スマートリモコン

Firewalla

選定理由
Cujo smart firewall● 比較的安価に入手が可能● 現在普及しつつあるデバイスに新たな脅威が存在

Bitdefender box2
4

今年度の取り組み～脅威シナリオ～
IoTセキュリティ脅威の検証
スマートホーム

2021

2022

2023

2024

2025

スマートホームの脅威シナリオ検証（前年度より継続）
分科会全体（これまでの脅威シナリオを踏まえ）→アプローチを変えた脆弱性検証
例：アプリケーションの改ざん（無限ループ処理）、第三者攻撃（MITM攻撃） など

サイドチャネル攻撃班（新たな脅威シナリオの検討・実証）→暗号化回路の消費電力の解析

ドローン班（製品の安全性の調査）→擬似アクセスポイントからの攻撃→root権限の奪取やリバースエンジニアリングなど

Holy Stone S-120D
5

サイドチャネル攻撃班
メンバー
M1：大木 圭介, 東 拓矢
M2：梅田真子、床波大貴

6

サイドチャネル攻撃班の研究概要
背景

IoTデバイスが急増する中、セキュリティ対策をしなければいけないシステム分科会としてハードウェアレベルでの攻撃手法を検証する

目的① 電力解析攻撃について理解を深める② 市販の攻撃ツールを用いて、攻撃手法を理解する③ 実際のIoTデバイスへ攻撃を行い、対策を検討する(未達成)7電力解析攻撃について● サイドチャネル攻撃とは非侵入型攻撃の一種。
コンピューターや周辺機器の動作により生じる消費電力や処理時間などの物理量を解析し、秘密鍵やパスワードなどの情報を盗み取る例）・タイミング攻撃：入力に対する処理時間を解析する
・電力解析攻撃 ：消費電力を解析する
・電磁波解析攻撃：機器から生じる電磁波を解析する● 電力解析攻撃とはサイドチャネル攻撃の一種。
暗号回路が動作する時の消費電力波形を測定する攻撃
機器に複数の入力を与えて、その時に消費する電力の違いから暗号鍵を推測する
8

実際に行ったこと
１．ChipWhisperer Nanoの環境セットアップ
・VirtualBoxの準備
・Firmwareのアップデート
・操作コマンドの習得

２．消費電力波形の取得・解析
・電力波形の出力・正しいパスワードと誤ったパスワードでの比較

9

成果
１．アップデートに関する問題の解決
２．消費電力波形の比較

10

成果１

アップデートに関する問題の解決

ファームウェアアップデートに関してファームウェアの更新（Jupyter ノートに記載のスクリプト）を実行
すると、Chipwhisperer の接続が一旦解除される箇所があった。
原因はＣＯＭポートの識別がうまくできていないことが考えられる。

解決策①ドライバーを変更するためにZadig.exeをhttps://zaddig.akeo.ie/
からダウンロード②図のようにDriverにWinUSBを選択し、ドライバーをインストール③jupyter上で下記コマンドを実行
・import chipwhisperer as cw
・scope = cw.scope()・scope.upgrade_firmware()

上記操作により、ファームウェアアップデートを完了した。
11

成果２

消費電力波形の比較

・パスワードの１文字目に対する消費電力の比較を行った。
・正しいパスワードと誤ったパスワードで消費電力が異なることが確認できた。

消費
電力

時間

図 消費電力波形の違い
オレンジ：正しいパスワード
ブルー：誤ったパスワード

図 操作プログラム

12

まとめ と 今後の展望
まとめ• ChipWhispererのセットアップ方法と操作方法について学んだ。
• 暗号回路から漏れ出る電流から暗号化の処理の差を解析することができた。

今後の展望
•

様々な暗号方式に対して、調査を行い、攻撃の有効性の評価をする•IoTデバイスなどの製品に対して攻撃を実施して、脆弱性を調査する

13

ドローン班メンバー
M1：上野、田代、末吉、阿部、林、米田、森田
M2：荒木、 仙田、小林、前川、何、鈴木

選定機種［Holy Stone HS 120 D］● HS 120 D✔ Wi-Fi対応によりスマホと連動✔ アプリHS GPS V1により、カメラ映像・ドローン位置の確認が可能✔ 接続が途絶えた場合やパイロットのリクエストに応じて、ドローンが自動的に離陸地点に戻る
リターンホーム機能搭載✔ 1080P HDカメラ付き&リアルタイム● 価格が安価✔ 価格が公式HP ¥21,989(税込) HS120D - Holy Stone→ 機能（Wi-Fi対応/アプリ連携/GPS搭載/カメラ搭載）、レビュー評価、価格、GPS搭載により決定● その他の機器等
機器

型番等

スマートフォン

AQUOS sense3 lite (Android:ver 9)，アプリ：EufyHome

無線ルーター

tp-linK

パソコン（OS）

kali-Linux,AC1200(Archer C1200)
Windows1015

攻撃シナリオ検討とツールの調査●攻撃シナリオ構成図①ドローンの空いているサービスを調べて、不正な制御が可能な入口を確認。
②入れそうな入口からの権限昇格③偽のアクセスポイントを設けて、MITM攻撃ができるかどうか●ソフトウェアツールの調査
ツール名概要（調査担当者）

Nmap

開放ポートの調査（ポートスキャン）のためのコマンドツール

noxprayer

PCでandroid環境を操作する為のエミュレータ

Wireshark

ネットワーク上のトラフィック、プロトコルの確認

burp suite

HTTPSでの通信の挙動を観測できる

GVM

ドローンに対する脆弱性スキャン

16

Holy Stone HD 120 D 分析結果
● ポートスキャン（Nmap：Ver.7.91）● 構成図✔ TCPスキャン・UDPスキャン✔ Openポート

TCP：23 サービス：telnet
TCP：8830 サービス：unknown
TCP：8888 サービス：sun-answerbook✔

●脆弱性スキャン実行結果（GVM)✔ 対象：IP 172.16.10.1(デフォルトゲートウェイ）✔ 診断結果：特に脆弱性は見当たらず

UDP：67
UDP：49153
UDP：8080 http alt✔ telnetに関しては、接続可能であり、finsh />のようなシェルが現れ、以下のようなOS情報を見ることができた。

●MITM攻撃✔ PCをアクセスポイントにて、スマホ、ドローンをそれぞれPCに接続する。
→接続はできたが、アプリでドローンを制御出来ない→PCから通信の挙動を観察出来なかった17

telnetから権限昇格できるのか？
・Finsh shell とは→ RT-thread （https://github.com/RT-Thread/rt-thread）
・中国のリアルタイムOS・10進数の入力でコマンドラインを操作する
・helpで出てきたコマンドをチェック
・10進数（左）1６進数（右）で書かれている・アスキーでデコードしても分からなかった→IDやパスワードといった中身が見れる可能性はなし
・調べると、mshモードはbashと同じような機能がある→オーソリティや権限の情報が入手できるのでは・・・？

バージョンが低い為、攻撃の可能性のある、mshモードがサポートされていない→今後も調査が必要

18

まとめ と 今後の展望● まとめ✔Holy stone 120 Dから攻撃シナリオで想定していたMITMの脆弱性は確認することができなかった。
✔さらに、GVMでの脆弱性は確認できなかった✔telnetは接続可能であり、mshモードが使えれば権限昇格できる可能性は高い● 今後の展望✔wi-fiのアダプターを買い、フェイクアクセスポイントを作る✔ OSの情報のバージョンが高いドローンを攻撃する✔アプリの調査✔リバースエンジニアリング(ファームウェアの抽出）✔5G/AIドローンのハッキング

19

今後のロードマップ

スマートホーム

2020

2021

5G

2022

2023

2024

スマートデバイス（暗号化回路、ドローン）

IOT機器の脅威シナリオ検証
電力解析攻撃の実践（来年度も継続予定）✔ 2021年度成果を踏まえアプローチを変えた
脆弱性検証、実証
ドローン等の脆弱性調査→実際のデバイスに対する電力解析攻撃→5G・AIドローンのハッキング
20