Fedoriv, I. P.

Kozak, R. O.

Stanko, A. A.

Козак, Р. О.

Станько, А. А.

Федорів, І. П.

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University

Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції  «Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій», Тернопіль, 2018 235 УДК 004.04Станько А.А.1, Козак Р.О.1, Федорів І.П.21Тернопільський національний технічний університет ім. І.Пулюя, Україна2Технічний коледж ТНТУ ім. І. Пулюя АНАЛІЗ ВПЛИВУ ВРАЗЛИВОСТЕЙ MELTDOWN І SPECTRE НА РОБОТУ МІКРОПРОЦЕСОРІВ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ  Stanko A.A., Kozak R.O., Fedoriv I.P.ANALYSIS OF MELTDOWN AND SPECTRE EFFECTS ONMICROPROCESSORS WORKING OF AUTOMATED SYSTEMS OFMANAGEMENT BY TECHNOLOGICAL PROCESSESНині чимало уваги приділяється питанням безпеки автоматизованих системуправління (АСУ). Причиною цього стала низка успішних атак на АСУ ТП, щопризвели до серйозних наслідків [1]. У сучасному світі АСУ є ключовим елементомкритичної інфраструктури, що забезпечує нормальну роботу вкрай важливих длярозвитку держави служб і систем: урядові органи, водопостачання, фінансові іподаткові системи, енергетика, космос, атомні електростанції і транспортні системи,великі виробничі підприємства тощо. Усе це об'єкти, мережі, служби та системи, збій вроботі яких у будь-якому випадку позначиться на здоров'я, безпеку і добробутгромадян країни.За поширеністю компонентів АСУ ТП на ринку лідирують компанії Honeywell,SMA Solar Technology, Beck IPC,  Schneider Electric, Siemens і Bosch Security Systems,ABB, Abbott [2], в системах яких використовуються CPU виробництва Intel, і практичновсі процесори з сучасною логікою, що націлено на мінімальні простої в роботі ЦП. В їхчисло входять процесори AMD і ядра з ARM-архітектурою, яким також властивісучасні вразливості.Найбільш уразливими і, разом з тим, поширеними компонентами АСУ ТП єSCADA-системи. Крім того, багато прогалин в безпеці було виявлено в архітектурахпроцесорів, мережевих пристроях промислового призначення і інженерномупрограмному забезпеченні [ 3].Для надійного захисту АСУ ТП необхідно спершу проаналізувати такласифікувати притаманні їй вразливості з метою розробки ефективних заходів захистуАСУ ТП та їх реалізації в складі комплексної системи захисту інформації підприємства.Класифікація вразливостейSP 800-82 - комплексне керівництво з безпеки АСУ ТП, в якому поданорекомендації, що забезпечують повний цикл розробки системи захисту АСУ ТП відпостановки завдання до реалізації та експлуатації. Згідно документу вразливості в АСУТП можна класифікувати наступним чином [1]:– уразливості в політиці безпеки заходів по її реалізації;– уразливості в розробці та архітектури системи;– уразливості в налаштуванні і обслуговуванні;– фізичні уразливості,  уразливості в розробці програмного забезпечення;– уразливості в комунікації та налаштування мережі.Найгучнішою вразливістю останнього десятиліття стали Meltdown («Крах») іSpectre («Привид») [4]. Meltdown дозволяє порушити бар’єр між додатками івнутрішньою пам’яттю операційної системи, що відкриває доступ до даних, якізберігаються в пам'яті ОС. Незважаючи на те, що у програм немає прямого доступу начитання з кешу, вони мають повне право звертатися до збережених в ньому адрес. Приповторному зверненні до помилкової адреси за швидкістю відповіді процесора можнавизначити, чи зберігається в швидкій пам’яті потрібне значення. Особливості доступупрограм до кешу дозволили визначити алгоритм, який змушує ЦП пройтися по всіхділянках пам'яті, що використані в «відкинутій» раніше гілці і таким чином відкритивсю розташовану в них інформацію незалежно від привілеїв процесу.Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції  «Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій», Тернопіль, 2018 236 Найбільшою небезпекою уразливості є її практично повна незалежність від операційної системи: через це антивіруси не можуть виявити подібний шкідливий код. Також Meltdown не залишає ніяких слідів в системі, що ускладнює завдання пошуку «шкідника», який вже встиг завдати шкоди. Spectre за своєю суттю дуже схожа з Meltdown – також опирається на кеш і механізм передбачення переходів [5]. Вразливість Spectre складніша в реалізації та ширша у використанні. Ця технологія злому може змусити будь-який процес самостійно видати вміст власної пам’яті. Spectre проникає в пам’ять іншого процесу зі схожим набором повторюваних інструкцій, таким чином стираючи грань між ізольованими додатками. Виявлений механізм характеризується цілим спектром варіантів використання, що значно ускладнює випуск відповідного програмного «патча». Аналізуючи алгоритми роботи Spectre і Meltdown, у більшості АСУ ТП відсутня низка характеристик, необхідних для успішної експлуатації Meltdown і Spectre, попри те що апаратна частина підпадає під перелік вразливостей. Компанія Intel зауважує, що для успішної атаки необхідно виконати шкідливий код в локальній пам'яті системи. У свою чергу, в більшості АСУ ТП відсутній ряд характеристик, необхідних для експлуатації Meltdown і Spectre. Зокрема, в АСУ ТП в принципі неможливо передати шкідливий код в локальну пам'ять і виконати його. Крім цього, в системах, як правило, відсутня мережеве з'єднання і функція запуску будь-якого ПЗ, відмінного від вбудованої програми управління. Крім того, в АСУ ТП не передбачена можливість одночасного запуску декількох програм. Запобігання атакам Незважаючи на те, що в ряді АСУ присутній з’єднання з мережею, що забезпечує двосторонню передачу даних для полегшення віддаленої конфігурації, діагностики та обслуговування, а також для взаємодії з іншими частинами підприємства, дані типи з’єднань зазвичай не дозволяють встановлювати нове або ненадійне програмне забезпечення і, отже, ризик експлуатації Meltdown і Spectre, чи подібних, на них також невисокий. Однак для запобігання експлуатації цих та інших вразливостей доцільно впроваджувати низку заходів [6]: 1. Перевірка систем на уразливості, особливо тих систем, на яких вже були зафіксовані інциденти інформаційної безпеки. 2. Адекватний моніторинг мереж, що застосовуються для контролю таких об'єктів критичної інфраструктури, і при необхідності їх повна ізоляція від зовнішніх з’єднань, що дозволить виявляти зовнішні атаки і запобігати доступ до систем, керованим з внутрішньої мережі. 3. Контроль над змінними пристроями.  4. Моніторинг комп’ютерів, до яких підключені програмовані логічні контролери. Ці пристрої можуть надати несанкціонований доступ до критично важливих систем управління. 5. Вчасне оновлення програмного забезпечення та заміна критично вразливих та застарілих елементів системи Література 1. Каменских А.Н., Бортник Д.А. Анализ рекомендаций по защите автоматизированных систем управления с целью выявления типичных уязвимостей.  [Электронный ресурс] / Каменских А.Н., Бортник Д.А. // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического универ-ситета №17, 2016, Пермь 2. Positive Technologies ICS SECURITY:2017 IN REVIEW [Електронний ресурс]  – Режим доступу: www.ptsecurity.com 3. Защита АСУ ТП [Електронний ресурс] - Режим доступу: www.tadviser.ru 4. УРАЗЛИВІСТЬ MELTDOWN/SPECTRE [Електронний ресурс] - Режим доступу: https://coi.com.ua 5. «Чипокалипсис»: обзор масштабной уязвимости современных процессоров [Електронний ресурс] - Режим доступу: https://tproger.ru 6. Найгучніші кібер-атаки на критичні інфраструктури http://it-ua.info 

Analysis of Meltdown and spectre effects on microprocessors working of automated systems of management by technological processes

http://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/lib/25403/3/MNTK_2018_2018_Stanko_A_A-Analysis_of_Meltdown_and_235-236.pdf

Analysis of Meltdown and spectre effects on microprocessors working of automated systems of management by technological processes

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University