Criptoanálisis acústico

El criptoanálisis acústico es un tipo de ataque de canal lateral que explota los sonidos emitidos por ordenadores u otros dispositivos.

La mayor parte del criptoanálisis acústico moderno se centra en los sonidos producidos por los teclados de ordenador y los componentes internos de los ordenadores , pero históricamente también se ha aplicado a las impresoras de impacto y a las máquinas de descifrado electromecánicas .

Victor Marchetti y John D. Marks finalmente negociaron la desclasificación de las interceptaciones acústicas de la CIA de los sonidos de impresión en texto plano de las máquinas de cifrado. ^{[ 1 ]} Técnicamente, este método de ataque se remonta a la época en que el hardware FFT era lo suficientemente económico como para realizar la tarea; en este caso, desde finales de la década de 1960 hasta mediados de la de 1970. Sin embargo, utilizando otros medios más primitivos, se realizaron ataques acústicos similares a mediados de la década de 1950.

En su libro Spycatcher , el exagente del MI5 Peter Wright analiza el uso de un ataque acústico contra las máquinas de cifrado Hagelin egipcias en 1956. El ataque recibió el nombre en clave "ENGULF". ^{[ 2 ]}

En 2004, Dmitri Asonov y Rakesh Agrawal, del Centro de Investigación IBM Almaden, anunciaron que los teclados de computadora y los teclados numéricos utilizados en teléfonos y cajeros automáticos (ATM) son vulnerables a ataques basados ​​en los sonidos producidos por las diferentes teclas. Su ataque empleó una red neuronal para reconocer la tecla que se presionaba. Al analizar los sonidos grabados, pudieron recuperar el texto de los datos ingresados. Estas técnicas permiten a un atacante que utiliza dispositivos de escucha encubiertos obtener contraseñas , frases de contraseña , números de identificación personal (PIN) y otra información ingresada a través de teclados. En 2005, un grupo de investigadores de la UC Berkeley realizó varios experimentos prácticos que demostraron la validez de este tipo de amenaza. ^{[ 3 ]}

También en 2004, Adi Shamir y Eran Tromer demostraron que podría ser posible realizar ataques de temporización contra una CPU que realiza operaciones criptográficas analizando variaciones en las emisiones acústicas. Las emisiones analizadas fueron ruido ultrasónico proveniente de condensadores e inductores en placas base de computadoras , no emisiones electromagnéticas ni el zumbido audible de un ventilador de refrigeración. ^{[ 4 ]} Shamir y Tromer, junto con su nuevo colaborador Daniel Genkin y otros, implementaron con éxito el ataque en una computadora portátil que ejecutaba una versión de GnuPG (una implementación de RSA ), utilizando un teléfono móvil ubicado cerca de la computadora portátil o un micrófono de laboratorio ubicado a una  distancia de hasta 4 m, y publicaron sus resultados experimentales en diciembre de 2013. ^{[ 5 ]}

Las emisiones acústicas se producen en bobinas y condensadores debido a pequeños movimientos cuando pasa una sobretensión a través de ellos. Los condensadores, en particular, cambian ligeramente de diámetro a medida que sus múltiples capas experimentan atracción/repulsión electrostática o cambios de tamaño piezoeléctricos. ^{[ 6 ]} Una bobina o condensador que emite ruido acústico también será, por el contrario, microfónico, y la industria del audio de alta gama toma medidas con bobinas ^{[ 7 ]} y condensadores ^{[ 8 ]} para reducir estas microemisiones (inmisiones) porque pueden enturbiar el sonido de un amplificador de alta fidelidad.

En marzo de 2015, se hizo público que algunas impresoras de inyección de tinta con cabezales ultrasónicos podían leerse utilizando micrófonos MEMS de alta frecuencia para registrar las señales acústicas únicas de cada boquilla y mediante reconstrucción temporal con datos impresos conocidos, es decir, "confidencial" en fuente de 12 puntos. Las impresoras térmicas también podían leerse utilizando métodos similares, pero con menor fidelidad, ya que las señales de las burbujas que estallaban eran más débiles. El hackeo también implicaba implantar un micrófono, un circuito integrado de almacenamiento de chips y un transmisor de ráfaga con una batería de iones de litio de larga duración en cartuchos manipulados que sustituían a los originales, enviados por correo al objetivo, normalmente un banco, y luego recuperados de la basura mediante un chip RFID de desafío-respuesta . Un trabajo similar sobre la reconstrucción de impresiones realizadas por impresoras matriciales se publicó en 2011. ^{[ 9 ]}

Una nueva técnica de criptoanálisis acústico, descubierta por un equipo de investigación del Centro de Investigación en Ciberseguridad de la Universidad Ben-Gurion de Israel , permite extraer datos utilizando los altavoces y auriculares de un ordenador. Forbes publicó un informe en el que afirma que los investigadores encontraron una forma de visualizar la información mostrada, mediante el micrófono, con una precisión del 96,5 %. ^{[ 10 ]}

En 2016, Genkin, Shamir y Tromer publicaron otro artículo que describía un ataque de extracción de claves basado en las emisiones acústicas de los ordenadores portátiles durante el proceso de descifrado. Demostraron el éxito de su ataque tanto con un teléfono móvil sencillo como con un micrófono más sensible. ^{[ 11 ]}

Este tipo de criptoanálisis puede ser contrarrestado generando sonidos que estén en el mismo espectro y forma que las pulsaciones de teclas. Si se reproducen aleatoriamente sonidos de pulsaciones de teclas reales, es posible contrarrestar por completo este tipo de ataques. Se recomienda utilizar al menos 5 variaciones grabadas diferentes (36 x 5 = 180 variaciones) para cada pulsación de tecla para evitar el problema de la huella digital FFT . ^{[ 12 ]} Alternativamente, el ruido blanco de volumen suficiente (que puede ser más sencillo de generar para su reproducción) también enmascarará las emanaciones acústicas de las pulsaciones de teclas individuales.

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