Атаки на Bluetooth и BLE

Bluetooth используется повсюду: в гарнитурах, замках, медицинских устройствах, фитнес-трекерах, автомобильных информационно-развлекательных системах и промышленных датчиках. Под одним брендом существуют две разные технологии:

• Классический Bluetooth (BR/EDR) — более высокая пропускная способность, используется для передачи аудио и файлов.
• Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) — низкое энергопотребление, используется в Интернете вещей, носимых устройствах и умных замках.

Они различаются поведением радиосвязи, сопряжением и стеками протоколов, поэтому атаки на одну технологию редко применимы к другой. BLE доминирует в Интернете вещей и является основным объектом большинства современных проверок из-за того, как часто его разворачивают без надлежащей защиты.

BLE работает в диапазоне 2,4 ГГц и использует 40 каналов. Три из них (37, 38 и 39) являются каналами рекламных объявлений и используются для обнаружения устройств; остальные 37 предназначены для передачи данных установленных соединений.

Основная модель данных — это GATT (универсальный профиль атрибутов):

• Службы объединяют связанную функциональность.
• Характеристики — это отдельные элементы данных, которые можно читать, записывать или отслеживать по подписке.
• У каждой службы и характеристики есть UUID и дескриптор.

Перечисление таблицы GATT показывает, что именно предоставляет устройство, и является центральной частью проверки BLE.

Разведка начинается со сканирования рекламных пакетов, чтобы определить, какие устройства находятся в радиусе действия, а затем с подключения для перечисления базы данных GATT.

В Linux стек BlueZ и такие инструменты, как bluetoothctl, hcitool и gatttool, позволяют сканировать устройства и отправлять им запросы. nRF Connect на телефоне — отличная графическая альтернатива.

Чтобы наблюдать за обменом данными между устройством и его приложением, перехватывайте эфир. Поскольку BLE переключается между каналами, перехватчик должен отслеживать соединение.

• Аппаратный ключ nRF52840 с плагином nRF Sniffer для Wireshark — стандартный недорогой инструмент захвата.
• Ubertooth One может захватывать трафик BLE и некоторые виды трафика классического Bluetooth.
• Выполняйте захват во время события соединения, чтобы перехватить начальное рукопожатие.

Wireshark разбирает перехваченные пакеты на данные объявлений, запросы на соединение и операции GATT, позволяя точно определить, какие данные приложение читает и записывает.

Безопасность BLE зависит от метода сопряжения, выбранного при установлении связи:

• Just Works — проверка пользователя отсутствует, поэтому метод по своей конструкции уязвим для атаки посредника. Он чрезвычайно распространён в дешёвых устройствах Интернета вещей.
• Passkey Entry — 6-значный код; метод надёжнее, но допускает перебор при плохой реализации.
• Numeric Comparison — оба устройства показывают число для подтверждения (LE Secure Connections).

Устаревшее сопряжение (до версии 4.2) криптографически ненадёжно, и его ключи можно восстановить из перехваченного рукопожатия. LE Secure Connections использует ECDH и является единственным методом, который считается надёжным.

Если устройство использует устаревшее сопряжение BLE, перехваченный обмен данными при сопряжении можно перебрать, чтобы восстановить временный ключ и в конечном итоге долгосрочный ключ.

Инструмент crackle автоматизирует эту атаку на файле pcap с событием сопряжения. После восстановления ключей ранее зашифрованный трафик из захвата можно расшифровать.

Многие устройства BLE доверяют любому, кто может подключиться. После перечисления характеристик, доступных для записи, часто можно отправлять команды напрямую, без аутентификации.

• Запись без аутентификации — отправка специально сформированных значений в управляющую характеристику может открыть умные замки или переключить реле.
• Подмена устройства — клонирование MAC-адреса периферийного устройства и его объявления, чтобы выдать его за настоящее для приложения жертвы.
• GATTacker / Mirage — фреймворки, выполняющие атаку MITM на периферийное устройство через проксирование трафика GATT.

Типичный результат проверки — умный замок, команда разблокировки которого представляет собой статичную запись в открытом виде, доступную для воспроизведения любому злоумышленнику.

Прокси BLE для атаки MITM клонирует целевое периферийное устройство, позволяет приложению жертвы подключиться к клону и ретранслирует трафик настоящему устройству. Это раскрывает весь обмен данными и позволяет изменять его в реальном времени.

Такие фреймворки, как Mirage и GATTacker, автоматизируют клонирование объявлений и соединение двух радиомодулей. Вы можете перехватывать, изменять или воспроизводить любую операцию GATT во время передачи.

У классического Bluetooth есть собственная история проблем. Среди примечательных примеров — BlueBorne (набор уязвимостей уровня стека, позволяющих удалённо выполнять код) и KNOB (согласование ключа Bluetooth), которое уменьшает длину ключа шифрования до допускающей перебор.

• Многие гарнитуры и автомобильные комплекты до сих пор принимают слабые или стандартные PIN-коды.
• Обнаружение служб через SDP может раскрывать возможности устройства и сведения о прошивке.
• Старые стеки могут быть не исправлены от известных уязвимостей CVE.

При проверке классического Bluetooth основное внимание уделяется версии стека, надёжности сопряжения и известным уязвимым версиям прошивки.

Устройства BLE, которые постоянно передают рекламные объявления, создают риски для конфиденциальности и отслеживания. Статический MAC-адрес позволяет наблюдателю следить за человеком в разных местах.

• Рандомизация MAC-адреса периодически меняет адрес, препятствуя отслеживанию, однако многие устройства реализуют её неправильно или не реализуют вовсе.
• Идентифицируемые данные объявлений (фиксированные имена и данные производителя) могут повторно идентифицировать устройство даже при рандомизированном MAC-адресе.
• Дальнобойные направленные антенны увеличивают практическую дальность перехвата намного дальше номинальных 10 метров.

Оценка подверженности отслеживанию — законная и важная часть проверки конфиденциальности BLE.

Рекомендации по защите, которые обычно даются по итогам проверки BLE, включают следующее:

• Используйте LE Secure Connections с подтверждением числового значения; никогда не применяйте Just Works для чувствительных функций.
• Добавляйте шифрование и аутентификацию на уровне приложения поверх соединения, чтобы MITM-атака не позволяла воспроизводить или подделывать команды.
• Реализуйте одноразовые значения для каждого сеанса или меняющиеся коды для управляющих команд, например команды разблокировки.
• Включите корректную рандомизацию MAC-адреса и удаляйте идентифицирующие данные из объявлений.
• Своевременно исправляйте уязвимости стека Bluetooth, связанные с BlueBorne, KNOB и аналогичными проблемами.

Главный повторяющийся вывод: защиты канального уровня недостаточно, если приложение доверяет любому подключившемуся клиенту.

Проверьте, насколько хорошо Вы понимаете безопасность сопряжения BLE.

Теперь Вы можете полностью проверять устройства Bluetooth и BLE:

• BLE использует 40 каналов и предоставляет данные через модель GATT, состоящую из служб и характеристик.
• Разведка включает сканирование объявлений и перечисление базы данных GATT с помощью инструментов BlueZ или nRF Connect.
• Перехват с помощью nRF52840 или Ubertooth передаёт данные в Wireshark для анализа протокола.
• Just Works и устаревшее сопряжение ненадёжны; crackle восстанавливает ключи из перехваченных рукопожатий устаревшего сопряжения.
• Активные атаки используют записи без аутентификации и прокси для MITM-атак, например Mirage и GATTacker.
• Защита требует LE Secure Connections, а также аутентификации на уровне приложения и команд с меняющимися кодами.

Далее Вы перейдёте от протоколов с установленным соединением к бесконтактным меткам с RFID и NFC.