通常來說，物理隔離是最為保守也是最為保險(xiǎn)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施之一，安全性、保密性要求較高的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通常都會(huì)進(jìn)行物理隔離處理。一般情況下，入侵物理隔離網(wǎng)絡(luò)的難度要遠(yuǎn)大于非物理隔離網(wǎng)絡(luò)，而要想從物理隔離網(wǎng)絡(luò)中向外導(dǎo)出數(shù)據(jù)，成功地實(shí)現(xiàn)竊密，則更是難上加難。

然而，隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)的不斷發(fā)展，一些從物理隔離網(wǎng)絡(luò)中竊取數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)滲透技術(shù)初現(xiàn)端倪，其“隔空取數(shù)”的構(gòu)思之巧妙、手段之高明，超出了常人想象。這些技術(shù)多數(shù)雖然還處于原理探索和概念演示階段，但極有可能在不久的將來取得突破并走向?qū)嵱没瑥亩鴮?duì)網(wǎng)絡(luò)安全和保密工作提出新的挑戰(zhàn)，值得高度重視和密切跟蹤關(guān)注。

目前有哪些跨網(wǎng)竊密技術(shù)

由于物理隔離網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)完全隔離，通過網(wǎng)絡(luò)信道利用惡意軟件偷傳數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)竊密方法已經(jīng)失去作用。物理隔離網(wǎng)絡(luò)竊密技術(shù)是通過采取各種手段措施，將被隔離計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為聲波、熱量、電磁波等模擬信號(hào)后發(fā)射出去，在接收端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后復(fù)原數(shù)據(jù)，從而達(dá)到竊取信息的目的。

2015年3月，以色列本古里安大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出了名為“Bitwhisper”的竊密技術(shù)，幫助攻擊者與目標(biāo)系統(tǒng)通過檢測設(shè)備發(fā)熱量建立一條隱蔽的信道竊取數(shù)據(jù)。其基本原理是：計(jì)算機(jī)需要處理的數(shù)據(jù)量越大，設(shè)備的發(fā)熱量也會(huì)隨之升高。為實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度，計(jì)算機(jī)往往內(nèi)置了許多熱傳感器，一旦發(fā)現(xiàn)變熱就會(huì)觸發(fā)散熱風(fēng)扇對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行散熱處理，甚至在必要時(shí)關(guān)機(jī)以避免硬件損害。研究人員正是利用發(fā)送方計(jì)算機(jī)受控設(shè)備的溫度升降來與接收方系統(tǒng)進(jìn)行通信，然后后者利用內(nèi)置的熱傳感器偵測出溫度變化，再將這種變化轉(zhuǎn)譯成二進(jìn)制代碼，從而實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)相互隔離計(jì)算機(jī)之間的通信。目前，這一技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率很低，1個(gè)小時(shí)僅能傳輸8位數(shù)據(jù)，但用來發(fā)送簡單的控制命令或者竊取密碼已經(jīng)足夠了。同時(shí)，這一技術(shù)還有一個(gè)限制因素，就是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的間距不能超過40厘米。研究人員正在研究如何擴(kuò)大發(fā)送與接收方計(jì)算機(jī)之間的有效通信距離，并提高數(shù)據(jù)傳輸速率。

以色列特拉維夫大學(xué)的研究人員演示了一種利用設(shè)備電磁輻射從物理隔離網(wǎng)絡(luò)中提取數(shù)據(jù)的方法，其基本原理是：向目標(biāo)計(jì)算機(jī)發(fā)送一段經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的密文，當(dāng)目標(biāo)計(jì)算機(jī)在解密這些密文時(shí)，就會(huì)觸發(fā)解密軟件內(nèi)部某些特殊結(jié)構(gòu)的值。這些特殊值會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)周圍電磁場發(fā)生比較明顯的變化，攻擊者可以利用智能手機(jī)等設(shè)備接收這些電磁場波動(dòng)，并通過信號(hào)處理和密碼分析反推出密鑰。試驗(yàn)結(jié)果表明，研究人員在短短幾秒內(nèi)就可成功提取到不同型號(hào)計(jì)算機(jī)上某一軟件的私有解密密鑰。除此之外，研究人員還演示了利用這一技術(shù)破解4096位RSA密碼的方法。在實(shí)際中運(yùn)用這一技術(shù)的難點(diǎn)是，計(jì)算機(jī)在同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)時(shí)，分析計(jì)算機(jī)中某一特定活動(dòng)所產(chǎn)生的電磁輻射信號(hào)難度會(huì)大幅增加。2015年美國“黑帽”黑客大會(huì)上，研究人員還演示了一種名為“Funtenna”的竊密技術(shù)，其基本原理與上述方法類似。攻擊者首先在打印機(jī)、辦公電話或計(jì)算機(jī)等目標(biāo)設(shè)備中安裝惡意軟件，惡意軟件通過控制目標(biāo)設(shè)備的電路以預(yù)設(shè)頻率向外發(fā)送電磁輻射信號(hào)，攻擊者可使用收音機(jī)天線來接收這些信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)。當(dāng)然，這一距離不能間隔太遠(yuǎn)，否則信號(hào)衰減會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。這一技術(shù)可以將任何隔離的電子設(shè)備變成信號(hào)發(fā)射器并向外傳送數(shù)據(jù)，從而躲避網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控和防火墻等傳統(tǒng)安全防護(hù)措施的檢測。

以色列本古里安大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種名為“Fansmitter”的竊密軟件，其基本原理是：在目標(biāo)計(jì)算機(jī)上安裝這一軟件，控制目標(biāo)計(jì)算機(jī)風(fēng)扇以兩種不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并以此產(chǎn)生不同頻率的噪音，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制代碼中的0和1，然后利用這些噪聲來竊取數(shù)據(jù)。這一技術(shù)可以控制處理器或機(jī)箱的風(fēng)扇，并在1—4米內(nèi)有效，可讓智能手機(jī)或?qū)ｉT的錄音設(shè)備記錄風(fēng)扇噪音。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度緩慢，研究人員使用每分鐘1000轉(zhuǎn)代表“0”和每分鐘1600轉(zhuǎn)代表“1”，結(jié)果每分鐘能夠獲取的數(shù)據(jù)量只有3位。通過使用每分鐘4000轉(zhuǎn)和每分鐘4250轉(zhuǎn)分別代表“0”和“1”時(shí)，每分鐘能夠獲取的數(shù)據(jù)量可達(dá)15位，這對(duì)于發(fā)送密碼而言已經(jīng)足夠了。由于目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備都配備有散熱風(fēng)扇，所以從某種程度上來說，這類設(shè)備都存在遭到這一技術(shù)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

以色列本古里安大學(xué)的研究人員還開發(fā)出了一種名為“DiskFiltration”的竊密軟件，其基本原理是：想辦法在目標(biāo)計(jì)算機(jī)上安裝并運(yùn)行這一竊密軟件，當(dāng)找到密碼、加密密鑰以及鍵盤輸入數(shù)據(jù)等有用數(shù)據(jù)后，就會(huì)控制硬盤驅(qū)動(dòng)器機(jī)械讀寫臂運(yùn)行產(chǎn)生特定的噪音，通過接收處理這些噪音信號(hào)就可提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。目前這種技術(shù)的有效工作距離只有6英尺，傳輸速率為每分鐘180位，能夠在25分鐘內(nèi)竊取4096位長度的密鑰。這一竊密軟件也可運(yùn)行在智能手機(jī)或其他帶有錄音功能的智能設(shè)備中，它會(huì)對(duì)某一頻段的音頻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽，并且以每分鐘180位的速度來解析音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)，有效距離最大為2米。

早在2013年，美國國家安全局一位工作人員就曾公開對(duì)外演示過如何通過一個(gè)改裝的USB設(shè)備竊取目標(biāo)計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)。以色列一家科技公司最近又開發(fā)出了這一技術(shù)的升級(jí)版——“USBee”竊密軟件，不需要改裝USB設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)竊密。這一軟件像是在不同花朵之間往返采蜜的蜜蜂一樣，可以在不同的計(jì)算機(jī)之間任意往返采集數(shù)據(jù)，因此得名“USBee”。其基本原理是：該竊密軟件通過控制USB設(shè)備向外發(fā)送240—480MHz范圍內(nèi)調(diào)制有重要數(shù)據(jù)的電磁輻射信號(hào)，附近的接收器讀取并解調(diào)后即可得到這些重要信息。其傳輸速率大約是每秒80個(gè)字節(jié)，可在10秒內(nèi)竊取一個(gè)長達(dá)4096位的密鑰。在普通USB設(shè)備上，傳輸距離約為2.7米，帶線USB設(shè)備由于可將線纜作為天線使用，攻擊距離可擴(kuò)大到8米左右。這一技術(shù)可直接使用USB內(nèi)部數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)送接收，不需要對(duì)設(shè)備做任何硬件改動(dòng)，幾乎可以在任何符合USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備上運(yùn)行。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)工作有何啟示

上述幾種新型物理隔離網(wǎng)絡(luò)竊密技術(shù)，展示了攻擊者的高超技巧，在令人大開眼界的同時(shí)，也給我們帶來很多啟示。

網(wǎng)絡(luò)竊密與反竊密技術(shù)始終在動(dòng)態(tài)中發(fā)展、在博弈中消長。上述幾種新型物理隔離網(wǎng)絡(luò)竊密技術(shù)的出現(xiàn)再次證明，任何網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、措施和手段帶來的安全性都是相對(duì)的，因此，沒有絕對(duì)安全的網(wǎng)絡(luò)。物理隔離是絕大多數(shù)重要內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)所采取的“標(biāo)配”安全措施，以往很多人認(rèn)為，物理隔離網(wǎng)絡(luò)完全“隔離”了從外部入侵的風(fēng)險(xiǎn)，具有非常高的安全系數(shù)。其實(shí)，“震網(wǎng)”病毒成功攻擊伊朗核電站事件和上述已經(jīng)公開披露的新型物理隔離網(wǎng)絡(luò)竊密技術(shù)，已經(jīng)徹底打破一些人認(rèn)為的“物理隔離絕對(duì)安全”的幻想。因此，面對(duì)網(wǎng)絡(luò)竊密技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)樹立動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的、相對(duì)的網(wǎng)絡(luò)安全觀，不能故步自封形成思維定勢，始終保持清醒的頭腦，才能最大限度地避免由于對(duì)新技術(shù)認(rèn)識(shí)不到位和防范不足而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)安全事件。

通過剖析上述跨網(wǎng)竊密技術(shù)表明，采取新機(jī)理的新型竊密方法具有很強(qiáng)的隱蔽性，能在神不知鬼不覺中獲取物理隔離網(wǎng)絡(luò)的重要信息，流量監(jiān)控、入侵檢測、防火墻等傳統(tǒng)安全技術(shù)、手段和措施，因?yàn)獒槍?duì)的攻擊機(jī)理不同，已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)此類新型威脅。這些公開披露的技術(shù)雖仍停留在實(shí)驗(yàn)階段，但作為國家級(jí)間諜使用工具、投入巨資秘密研發(fā)的類似跨網(wǎng)竊密技術(shù)，很可能已經(jīng)實(shí)用化并投入實(shí)際運(yùn)用。2013年，美國國家安全局工作人員就曾公開披露過正在研究類似USBee這樣的高端攻擊工具，時(shí)至今日可能早已掌握這種新型技術(shù)。據(jù)媒體報(bào)道，近兩年來，朝鮮彈道導(dǎo)彈試驗(yàn)屢次離奇地發(fā)射失敗，極可能是美軍實(shí)施“主動(dòng)抑制發(fā)射”網(wǎng)絡(luò)攻擊行動(dòng)所致。美軍可能運(yùn)用跨網(wǎng)滲透技術(shù)對(duì)朝鮮導(dǎo)彈發(fā)射網(wǎng)絡(luò)和電子伺服系統(tǒng)實(shí)施攻擊，通過隱蔽信道發(fā)出錯(cuò)誤的控制指令或目標(biāo)數(shù)據(jù)，令導(dǎo)彈發(fā)射后立即爆炸或改變攻擊方向等。上述物理隔離網(wǎng)絡(luò)竊密技術(shù)，雖然存在著技術(shù)成熟度低、限制條件多、傳輸速度慢等不足，但一旦經(jīng)過改進(jìn)、發(fā)展并實(shí)用化后，將對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)成重大威脅，必須高度重視并采取多種措施積極應(yīng)對(duì)。

上述物理隔離網(wǎng)絡(luò)竊密技術(shù)在理論上是完全可行的，也得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但在實(shí)際運(yùn)行操作中，仍然有諸多限制條件，只要有針對(duì)性地采取相應(yīng)措施，就可以大幅減少此類技術(shù)的威脅。例如，一些重要內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)由于管理不嚴(yán)，雖然實(shí)施了物理隔離，但并沒有實(shí)現(xiàn)完全的信息隔離，仍存在著使用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備由外網(wǎng)向內(nèi)網(wǎng)單向傳遞軟件、數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。如果嚴(yán)格實(shí)行完全的信息隔離，攻擊者無法在目標(biāo)計(jì)算機(jī)上感染惡意軟件并操縱其發(fā)出攜帶涉密信息的模擬信號(hào)，就構(gòu)不成跨網(wǎng)竊密的現(xiàn)實(shí)條件。此外，在計(jì)算機(jī)中使用水冷系統(tǒng)替代風(fēng)扇散熱，可完全防范利用風(fēng)扇噪聲竊密技術(shù)；給計(jì)算機(jī)換上非機(jī)械結(jié)構(gòu)的固態(tài)硬盤，利用硬盤噪音竊密方法就會(huì)完全失效；在物理隔離設(shè)備附近使用信號(hào)干擾器或禁止使用手機(jī)等，可有效防止攻擊者接收來自物理隔離設(shè)備發(fā)出的泄密信號(hào)等。

上述物理隔離網(wǎng)絡(luò)竊密技術(shù)，通常需要在較近的距離才能實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的穩(wěn)定收發(fā)，而一些重要核心網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)終端通常處于安保措施比較嚴(yán)格的封閉場所內(nèi)，提升了接觸式攻擊的成本和難度，只要內(nèi)部人員管控到位，遭受跨網(wǎng)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)就相對(duì)較小。然而，對(duì)于一些關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施特別是電網(wǎng)等工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，因其特定的工作任務(wù)，其終端需要廣泛分布并覆蓋到用戶所在的各個(gè)區(qū)域，可謂點(diǎn)多面廣，而且多數(shù)采用無人值守方式，形成了一個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)“安全孤島”，極易成為跨網(wǎng)滲透的攻擊入口。2015年12月烏克蘭電網(wǎng)受到攻擊而大面積停電事件，就充分證明了無人值守終端存在的重大安全隱患。加強(qiáng)無人值守終端的安保措施，避免攻擊者與其近距離接觸，是增強(qiáng)物理隔離網(wǎng)絡(luò)安全水平不可忽視的重要方面。