IoT時代のセキュリティについて考える
KDDI研究所

2016/2/8

溝口誠一郎

1

今回のテーマ

IoT進展に伴う様々なセキュリティ面の問題点

2016/2/8

5こういったレポートがあります
http://www.jnsa.org/seminar/nsf/2015/data/A1_kabuomori.pdf

2016/2/8

6

お役御免なのでは（汗2016/2/87

事例紹介

2016/2/88

監視カメラへの不正アクセス
http://www.asahi.com/articles/ASH3654C1H36PTIL00W.html

2015年3月の記事

769台はパスワードを設定せず

2016/2/8

9

先週のニュース
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20160121/k10010380631000.html

パスワードが初期設定のまま

2016/2/8

10

2016/2/8

http://www.wired.com/2015/07/hackers-remotely-kill-jeep-highway/

13

これまで
http://wired.jp/2013/09/05/hack-a-car/

この時点ではクルマの制御システムに物理的にアクセスする必要があった

2016/2/8

15

しかし今回
http://wired.jp/2015/07/23/connected-car-bug/

もはや壁はない2016/2/8

やりたい放題だぜ16http://www.bravesoft.co.jp/blog/archives/766
ニャンダフルなITプロダクト3選 & 猫向けデバイスの未来よりInternet of Thingsと私たち
2016/2/8

21

OK Google

2016/2/8

22

ビジネスインパクトガートナー

 2020年までに300億個以上のデバイスが繋がる
 1兆9000億ドルの経済価値

インテル 2020年までに500億個以上のデバイスが繋がるシスコ 2020年までに500億個以上のデバイスが繋がる 14.4兆ドルの経済価値 デバイスの9割は繋がっていない

2016/2/8

23

IoTの例

電気ポットの先にいる「人」を見ている

鍵の共有

http://ec-cube.ec-orange.jp/blogs/?p=6457

https://akerun.com/

2016/2/8

センサーの先にいる「畑」を見ている

https://edyn.com/

24

IoTの例
サービスのモノ化＆
モノが通信モジュールを持ち、通信を介して制御される

電気ポットの先にいる「人」を見ている

鍵の共有

http://ec-cube.ec-orange.jp/blogs/?p=6457

https://akerun.com/

2016/2/8

センサーの先にいる「畑」を見ている

https://edyn.com/

25

弊社1/2
3M戦略

http://www.kddi.com/corporate/ir/individual/future/

2016/2/8

27

弊社2/2Raspberry Pi用
通信モジュール
自分で作って繋げる楽しさを提供します

家の安全を提供

http://k-tai.impress.co.jp/docs/news/20150416_698149.html

http://news.kddi.com/kddi/corporate/newsrelease/2015/04/22/besshi1092.html

2016/2/8

28

IoTに対する攻撃事例

2016/2/8

33

家電乗っ取りスパムを吐く冷蔵庫

すかさず
Symantecが否定

スパムを吐くアイロン
2016/2/8

34

こんなものまで
LIXILのトイレ操作アプリに脆弱性 - 使用中に蓋の開閉やビデが行われる恐れ
http://news.mynavi.jp/news/2013/08/05/015/

実際は、攻撃成功の条件がかなり厳しい2016/2/8

今蓋されたらかなわん

35

IoTにおける被害のパターン
Internet

対策不足

意図しないデータがインターネット側に漏洩する
レガシーなシステムがインターネットに繋がりインターネット側からやられる

2016/2/8

対策不足
未承諾
リテラシー

長く残るからデバイスが直接解析される39

繋がるクルマのセキュリティを考える

2016/2/8

41

繋がるクルマについてクルマ様々なモノがネットワークに繋がるクルマも例外ではない！
2016/2/8

42コネクティッドカーの到来
自動運転、先進運転支援システム（ADAS）
V2X (Vehicle to X) ：「クルマ」と「何か」の通信

Google Self-Driving Car
https://plus.google.com/+GoogleSelfDrivingCars/about

2016/2/8

Car-2-Car Communication
https://www.car-2-car.org/index.php?id=543

コンピュータシステム化したクルマ
エンジンやブレーキ、ドア等を担当する
CAN

多数のECU (Electronic Control Unit) で構成
 標準モデル 30～40個
 ハイエンド 100個以上

車載制御ネットワークで繋がっている
 CAN, LIN, FlexRayなど

引用：http://www.peritec.co.jp/ecoic/05_e1_01_manyuse.html

2016/2/8

44

次々とアタックされる
Defconワシントン大学
Kohno准教授らによって発表された論文
2010年・2011年

攻撃し易さのリスト
2016/2/846

（一方）勝手にコネクティッドしちゃう• OBD-IIポートを活用したテレマティクス事業• On Board Diagnosis 2nd Generation: 自動車の自己診断機能のために用意されたポートにデバイスを接続• 携帯回線を使って情報をサーバにアップロード• 燃費、走行距離、駐車場所・時間等を記録する

2016/2/848

OBD2デバイス

http://panasonic.jp/car/navi/products/cs10/

http://www.autobacs.com/shop/g/g4968543107654
2016/2/849

クルマのどこに繋がるのか
Bluetooth

外部端末IFUSB（スマホ、AVプレーヤ等）

インフォテイメント
機器

診断ポート（OBD-Ⅱ）

3G/LTE/DSRC

V2X端末

制御用車載ネットワーク (Control Area Network, CAN)
駆動系
（エンドECU）

3G/LTE
Bluetooth

車体系（エンドECU）

DSRC

安全制御系
（エンドECU）

他のクルマつながり方にもバリエーションが増えている
2016/2/850

あらゆる場所から侵入できる
Bluetooth

外部端末IFUSB（スマホ、AVプレーヤ等）

インフォテイメント
機器

3G/LTE/DSRC

診断ポート（OBD-Ⅱ）

V2X端末

制御用車載ネットワーク (Control Area Network, CAN)
駆動系
（エンドECU）

3G/LTE
Bluetooth

改竄

2016/2/8

車体系（エンドECU）

DSRC

安全制御系
（エンドECU）

不正コード

他のクルマ

51

古典的な方法も健在
Bluetooth

外部端末IF（スマホ、AVプレーヤ等）

USB

インフォテイメント
機器

診断ポート（OBD-Ⅱ）

3G/LTE/DSRC

V2X端末

制御用車載ネットワーク (Control Area Network, CAN)
駆動系
（エンドECU）

3G/LTE

車体系（エンドECU）

DSRC

安全制御系
（エンドECU）

Bluetooth

取換

2016/2/8

他のクルマ

なりすまし
52

リスクへの提言• IPA（国内）• 高田広章, 松本勉, “車載組込みシステムの情報セキュリティ強化に関する提言,” IPA, 2013年9月[1]• 車載組込みシステムに対する攻撃リスクは２つa.
自動車が誤作動し自動車の安全性（safety）が脅かされる
b. 車載組込みシステムが保持する個人情報が流出する• 自動車の情報セキュリティへの取り組みガイド [2]

どこをどうやって守るかを整理する• 重要生活機器連携セキュリティ研究会（国内） [3]• 委員長：徳田英幸先生、幹事：高田先生・松本先生、他• 車、家電、医療など、繋がる機器のセキュリティ要件を業界横断的に考える[1] https://www.ipa.go.jp/files/000034668.pdf[2] http://www.ipa.go.jp/files/000027273.pdf[3] https://www.ccdssg.org/public/document/constitution/CCDSSG_2014Message.pdf
2016/2/855

気にしているのは「真贋判定」

組みあがったクルマによくわからないECUが紛れ込まないようにしたい
2016/2/857

クルマだけではないカメラがやられると配信される動画が正しいかわからなくなる「証拠能力無し」
2016/2/858

偽物が紛れ込むタイミング

工場での組立時に紛れ込む組立後遠隔で改竄される

A社

D社

改竄B社
C社
2016/2/8

E社

F社

取換

停車時に取り換えられる

59

欧州自動車市場でのセキュリティ要求
欧州を中心とする自動車へのセキュリティ実装のニーズ高まり⇒ ECUの不正改竄防止・リプログラミングの保護⇒ ECUの認証/データの暗号化が必須
2008年4月： “SHE” (H/Wによる暗号処理）のAudiによる議論開始
2008年7月：BMWをﾘｰﾀﾞｰ、Boschをﾊﾟｰﾄﾅｰに、 欧州ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ “EVITA”ｽﾀｰﾄ
2009年4月： “SHE” の仕様がHIS（独のｶｰﾒｰｶｰ団体）を通じて公表される計画の具体化要求

EVITAプロジェクト
アイデア/コンセプトのステージ

２０１１年１２月に耐タンパを含めた議論（ＰＲＥＳＥＲＶＥ）が欧州でスタート

PRESERVE
2015年終了

2009年7月： “HSM” (HW SecurityModule)搭載要求

仕様検討
2016/2/8

2010年6月： 車両ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑに“SHE” 対応要求
2010年7月： EVITAが3種類の “HSM”を
secure on-board architectureに規定

V2X実用化60

EVITA仕様
従来のMCU部分

ここに鍵を保存する

2016/2/8（引用）2011年度自動車の情報セキュリティ動向に関する調査, IPA

61

TPM 2.0 Automotive
TPM (Trusted Platform Module) はTCG (Trusted Computing Group)が仕様を策定している

鍵をセンター局が管理するモデル

もともとはPC等に搭載バージョン2.0からクルマに特化したAutomotive仕様が出現
2016/2/8

63

一方、組み込み機器全般で見るとH/W（チップ）レベルでのセキュリティはまだまだのように見える

2016/2/864これだけでは不足

折角、正しいマイコンが搭載されていても、ソフトウェアに穴があってはやられてしまう
2016/2/8

68

クルマのセキュリティとIoTへの展開～KDDI研究所の取り組み～

2016/2/8

70

信頼のモデル
アプリケーションの作りこみと利用者への通知

もし何かあった時のために更新できること
通信が改竄されていないこと正しいデバイス同士が通信していること
デバイスが正しく動いていること
デバイス上のデータがきちんと守られていることマイコン対策
2016/2/8

71

デバイスの信頼性の担保• 正しいマイコンの上で、正しいソフトウェアが動作していることを保証する

セキュアブート

2016/2/873

セキュアブートとはOSのコードが改竄されていないことを確認した上でOSを起動すること

ROM領域
Boot Loader

Flash領域OS
2016/2/8①電源投入
ROM領域にあるブートローダの実行②ブートローダがOSのハッシュ値を計算する

ハッシュ値

期待値

③予め保存されていた期待値とハッシュ値が一致した時に限ってOSをブートする74セキュアブートで大事なこと
期待値が安全に守られていること
期待値が改竄されたら怪しいOSが仕込まれる

ROM領域
Boot Loader

Flash領域OS
2016/2/8

ハッシュ値

期待値
安全な領域
75

Trust Chain（信頼の連鎖）構築による車載セキュリティ向上

1. ECUのセキュアブート
ECU自体を安全に起動する技術（ECUが改ざんされた場合、起動停止にする）
ECUのHSMを活用した
ECUファームウェアの改竄検知

2. ECU認証技術

社内の複数のECU同士で相手ECUを認証する技術（不正なECUを検知する）
事前にECUのHSMに格納された鍵を利用してのECUの相互認証

外部端末/サイト（スマホ、AV機器）

ローカル診断ポート(ODB-II)

なりすまし取替

3. CANパケット認証
MAC（Message Authenticate Code）をCANパケットに挿入することでの、なりすましパケット阻止

2016/2/8

インフォテイメント機器

改ざん

ﾊﾟｹｯﾄ認証

ECU認証

制御用ネットワーク（Control Area Network: CAN)
駆動系
(エンドECU)

車体系(エンドECU)

安全制御系(エンドECU)

ｾｷｭｱﾌﾞｰﾄ76

ケータイのセキュアブート
⑤署名付き測定値を検証サーバへ送付
確かにそのSIMであることを証明する④任意のアプリを測定、測定値をSIMへ保存
Linuxカーネルのinitから測定③Androidシステムを測定、測定値をSIMへ保存、Androidシステム起動

ちゃんと起動したかを外でチェックすることも可能②Linuxカーネル、Intramfsを測定、Linuxカーネルのinitから測定

測定値をSIMへ保存、カーネル起動
ROM化されたBoot Loaderから測定①SIM/UIMドライバを測定、SIM/UIMを起動、測定値をSIMへ保存
ROM化されたBoot Loaderから測定
2016/2/8

77但し注意点がある• セキュアブートは、『起動時』の正しさしか担保することができない• 『起動後』にやられる（ウィルス感染等）場合はメモリ保護技術等も併用しなければならないパフォーマンスに影響する• コーディングの時点で脆弱性を作りこまない努力が求められる

2016/2/8

79

信頼のモデル
アプリケーションの作りこみと利用者への通知

もし何かあった時のために更新できること
通信が改竄されていないこと
正しいデバイス同士が通信していること
デバイスが正しく動いていることセキュアブート＋α
デバイス上のデータがきちんと守られていることマイコン対策
2016/2/8

80

デバイス同士で認証しあう• 自分が会話しようとする相手が、本当に信頼するに足るか

デバイス認証2016/2/8

81信頼できる者同士で使われる合言葉

http://www.keishicho.metro.tokyo.jp/seian/koreisagi/koreisagi.htm
2016/2/8

82

Trust Chain（信頼の連鎖）構築による車載セキュリティ向上

1. ECUのセキュアブート
ECU自体を安全に起動する技術（ECUが改ざんされた場合、起動停止にする）
ECUのHSMを活用した
ECUファームウェアの改竄検知

2. ECU認証技術

社内の複数のECU同士で相手ECUを認証する技術（不正なECUを検知する）
事前にECUのHSMに格納された鍵を利用してのECUの相互認証

外部端末/サイト（スマホ、AV機器）

ローカル診断ポート(ODB-II)

なりすまし取替

3. CANパケット認証
MAC（Message Authenticate Code）をCANパケットに挿入することでの、なりすましパケット阻止

2016/2/8

インフォテイメント機器

改ざん

ﾊﾟｹｯﾄ認証

ECU認証

制御用ネットワーク（Control Area Network: CAN)
駆動系
(エンドECU)

車体系(エンドECU)安全制御系(エンドECU)

ｾｷｭｱﾌﾞｰﾄ83

ECU認証システム起動時に、マスタECUからエンドECUをチャレンジ＆レスポンスで認証
認証用の鍵の管理、暗号、復号処理は、HSMで実装
CAN
マスタECURAM
乱数

SeｃRAM（ﾃﾞｰﾀ処理）
暗号/復号, 乱数 生成[秘密の情報]の生成

2016/2/8

Step 1)
ﾁｬﾚﾝｼﾞ （乱数）
Step 2) ECU_ID,
ﾚｽﾎﾟﾝｽ K（乱数、ECU_ID）
Step 3) 認証
ﾁｬﾚﾝｼﾞ=ﾚｽﾎﾟﾝｽ
Step 4)K(秘密の情報)

エンドECUFlash
ECU_IDSeｃRAM（ﾃﾞｰﾀ処理）
暗号/復号[秘密の情報]の管理

SecROM(ﾃﾞｰﾀ管理）

SecROM(ﾃﾞｰﾀ管理）

鍵(対象 鍵:K)

鍵(対象 鍵:K)

HSM

HSM

予め共有された鍵を使う

84

信頼のモデル
アプリケーションの作りこみと利用者への通知

もし何かあった時のために更新できること
通信が改竄されていないこと
正しいデバイス同士が通信していることデバイス認証
デバイスが正しく動いていることセキュアブート＋α
デバイス上のデータがきちんと守られていることマイコン対策
2016/2/885経路上のセキュリティ• デバイスから送られてくるデータが、経路上で改竄されていないか• 正しいデータが送られてきているか

メッセージ認証2016/2/8

86Trust Chain（信頼の連鎖）構築による車載セキュリティ向上

1. ECUのセキュアブート
ECU自体を安全に起動する技術（ECUが改ざんされた場合、起動停止にする）
ECUのHSMを活用した
ECUファームウェアの改竄検知

2. ECU認証技術

社内の複数のECU同士で相手ECUを認証する技術（不正なECUを検知する）
事前にECUのHSMに格納された鍵を利用してのECUの相互認証

外部端末/サイト（スマホ、AV機器）

ローカル診断ポート(ODB-II)

なりす
まし取替

3. CANパケット認証
MAC（Message Authenticate Code）をCANパケットに挿入することでの、なりすましパケット阻止

2016/2/8

インフォテイメント機器

改ざん

ﾊﾟｹｯﾄ認証

ECU認証

制御用ネットワーク（Control Area Network: CAN)
駆動系
(エンドECU)

車体系(エンドECU)

安全制御系(エンドECU)

ｾｷｭｱﾌﾞｰﾄ87

MAC付与によるCANパケット認証
正しい鍵

正しいMAC

メッセージ 正しいMAC

メッセージ

メッセージ

正しい鍵

不正なMAC

不正なMAC

不正な鍵

2016/2/8

送信側（モーター制御ECU）

受信側（モーター駆動ECU）

88

信頼のモデル
アプリケーションの作りこみと利用者への通知

もし何かあった時のために更新できること
通信が改竄されていないことメッセージ認証
正しいデバイス同士が通信していることデバイス認証
デバイスが正しく動いていることセキュアブート＋α
デバイス上のデータがきちんと守られていることマイコン対策
2016/2/8

92

更新の必要性• IoTデバイスは、PCよりも長く運用される• 脆弱性が見つかることもセキュアなアップデート

2016/2/8

93

ファームウェア更新 Over the Air
管理サーバ

セキュリティ境界線
ECU
コード

インフォテインメント機器

診断ポート

通信モジュールSIM

セキュアGW

制御ネットワーク

駆動系ECU

2016/2/8

車体系ECU

ECUコード安全制御系ECU

クルマに搭載された通信モジュールを介して制御系マイコンのファームウェア更新を行う

94

アップデート機能自体が攻撃対象になる

アップデート機能の設計は重要

2016/2/8

95

『セキュア』なファームウェア更新 Over the Air
安全が担保されたデバイス上で実施検証したF/Wを安全にECUに配信するためには、車内NWの堅牢化が必須である

F/W

署名検証

F/W

署名鍵
FOTAの経路上でF/Wが改竄されていないことを証明するためには、F/Wの署名検証が必要である。

SIM

OK/NG
署名検証鍵

ECU認証鍵ECU認証鍵

SIM上の署名検証アプリを用いてF/Wを検証する

F/W

2016/2/8

97

認証に必要な鍵・証明書• デバイスに残す場合は適切な管理が必要

鍵管理

2016/2/8100

セキュアなデバイス管理
ファームウェア
管理サーバ

トラストアンカーとしてのSIM

ECU
コード

SIM
通信モジュール

ECU
コード

SIMを基点とした
外部NW通信の堅牢化

SIMを基点とした車載制御NWの堅牢化
2016/2/8101

SIMカードの特徴
SIM（ICカード）＝Javaカード

2016/2/8102

鍵管理モデルData Comm Module

インフォ端末通信モジュール

SIM MASTER鍵（初期鍵生成）マスタECU（Central GW）
メイン
演算器

ODB-II

ｾｷｭｱ
チップ
HSM
TPMf

初期鍵
鍵交換鍵
MAC鍵

制御用ネットワーク

メイン
演算器

ｾｷｭｱ
チップ
SHE
TPMt

エンドECU（エンジン制御）2016/2/8

メイン
演算器

ｾｷｭｱ
チップ
SHE
TPMt

エンドECU（ハンドル制御）

メイン
演算器

ｾｷｭｱ
チップ
SHE
TPMt

初期鍵
鍵交換鍵
MAC鍵

エンドECU（ブレーキ制御）

SIMがマスターとなって鍵を配布する

103

（考え方）鍵管理の境界
プライバシ境界のプロキシ役◆ 車内処理に関わる鍵を、外部者が関与することへのプライバシ不安を解消するために、車外と車内の鍵を分けて、SIM／HSMがプロキシ役を果たす
鍵①
鍵②
鍵③

非力なECU向けに共通鍵を適用
鍵A
鍵A2016/2/8

鍵①

鍵③

鍵②

SIM
鍵A

携帯電話の仕組みと同じ

F/Wサーバ

鍵B
鍵B

SIM
鍵B

鍵C

鍵C

SIM
鍵C

被害はクルマ単位で・・・
104スマートハウスへの適用
データ保護指令（EU）、プライバシ権利章典（US）、個人情報保護法（JP）など、「透明性の確保」と「利用者関与の機会」への配慮。
管理センタ⇒ 宅内鍵を外部の第三者が扱わないよう、宅外鍵と分けること。

鍵①

鍵③
鍵②

鍵①

鍵A

鍵②

鍵B

ホームGW
鍵A
ドア
鍵A

2016/2/8

鍵③

家電
鍵A

鍵C

ホームGW
鍵B
ドア
鍵B

家電
鍵B

ホームGW
鍵C
ドア
鍵C

家電
鍵C

105

信頼のモデル
アプリケーションの作りこみと利用者への通知
もし何かあった時のために更新できることアップデート＋鍵管理

通信が改竄されていないことメッセージ認証
正しいデバイス同士が通信していることデバイス認証
デバイスが正しく動いていることセキュアブート＋α
デバイス上のデータがきちんと守られていることマイコン対策
2016/2/8

106

プライバシー• 利用者が不安に思う前にきちんと説明すること

プライバシー情報の利用承諾
2016/2/8

107

プライバシーポリシー
その情報が何のために誰に渡されるかを明記する
活用しないデータは集めない

それでも秘密裏に情報を集めようとする者はどうすればいいのか課題

2016/2/8

108リスク分析
• IoTデバイスに対するセキュリティを適用していくうえで• ベンダーさんにどのように理解してもらうか• 場合によっては工場の設計に影響を及ぼすため、なぜそれにお金を掛けなければならないかを試算する必要がある

リスク分析

2016/2/8

109

まとめ• IoTの脅威Top10• デバイスの信頼性の担保• デバイス同士の認証• データの信頼性• 安全なアップデート• 信頼の基点となるデータ＝鍵の保護• プライバシー情報の利用許諾• リスク分析2016/2/8

111

通信事業者のやること『モノが繋がる世界』
IoT: Internet of Things

クルマ家電

センサー

IoTを支えるインフラの構築
IoTにおけるサービスの実現
2016/2/8

ココも本職114みなさん共にがんばりましょう！

ありがとうございました2016/2/8

116