ORWL: pierwszy fizycznie bezpieczny pecet, do którego nie ma jak się włamać

Bez względu na bezpieczeństwo systemu operacyjnego i używanegooprogramowania, fizyczny dostęp do komputera daje napastnikowiogromne możliwości. Czy można komputer zabezpieczyć tak, byzawarte na nim dane oparły się nawet operatorowi wiadomych służb,który zjawił się nieproszony w domu czy biurze? Coś takiego chcązaoferować konstruktorzy ORWL PC.

ORWL ma być pierwszym opensource’owym, fizycznie bezpiecznymkomputerem osobistym, nie tylko zabezpieczającym dane za pomocąnajlepszych kryptosystemów, ale też całkowicie odpornym na atakitypu Evil Maid. Ufundowany przez społeczność CrowdSupply.comprojekt wykorzystuje w tym celu całkiem pomysłowe sztuczki.

Już sama konstrukcja rzuca się w oczy: dysk o średnicy 130 mm iwysokości 30 mm, ważący zaledwie 400 gramów. W środku okrągła(sic!) płyta główna, na której znajdą się dwurdzenioweprocesory Intel Skylake M3 lub M7 z czipsetem Intel 515, 8 GB RAM,pamięć masowa M.2 na automatycznie szyfrowanym dysku SSD opojemności do 480 GB.

Oprócz tych całkiem normalnych komponentów mamy jednak jeszczezarządzający bezpieczeństwem systemu mikrokontroler Cortex-M3(MAX32550 DeepCover Secure), z własnym zasilaniem bateryjnym,zapewniającym 6 miesięcy pracy bez ładowania. Mikrokontroleroferuje wiele intresujących specjalistycznych funkcji: sprzętowąakcelerację szyfrowania, generator liczb losowych, wykrywanie atakówtypu side channel na pamięć, bezpieczny magazyn kluczy, szyfrowanąnieulotną pamięć SNVRAM, zintegrowany zegar czasu rzeczywistego,monitorowanie temperatury oraz monitorowanie sygnałówelektrycznych.

Komputerek ma dwa wyjścia USB Type-C (jedno będzie zajęte przezzasilacz) i jedno wyjście microHDMI 2.0, z obsługą rozdzielczoścido 4K. Za łączność bezprzewodową odpowiada czip radiowy Wi-Fi802.11ac z obsługą Bluetootha 4.1 oraz NFC. Na górnej częściobudowy zobaczymy jeszcze niewielki wyświetlacz OLED, informujący ostanie pracy maszyny.

Jak to wszystko ma zapewnić bezpieczeństwo przed fizycznymiatakami? Przede wszystkim cała płyta główna i pamięć masowakomputerka ORWL otoczone są aktywną powłoką ochronną wykonaną wtechnologii laserowego wytwarzania struktur, która zabezpiecza przedniepowołanym do nich dostępem. Oczywiście warstwę możnaotworzyć, rozciąć czy przebić… ale wówczas doprowadzi to dozniszczenia klucza krypotograficznego wykorzystywanego dozaszyfrowania pamięci masowej.

Klucz szyfrujący pamięć masową (to dysk SSD Intel 540) jestbowiem przechowywany we wspomnianym mikrokontrolerze, który przedudostępnieniem go kontrolerowi dysku sprawdza stan całego systemu,zarówno w warstwie informatycznej, jak i warstwie fizycznej. Przezpowłokę ochronną stale wysyłane są bowiem losowe impulsy, imierzona ich impedancja. Jakiekolwiek przerwanie warstwy prowadzi dozmiany impedancji, co jest sygnałem alarmowym dla mikrokontrolera.

Użytkownik może oczywiście sam ostrożnie otworzyć obudowę,by uzyskać dostęp do dysku, ale wówczas straci przechowywane nanim dane, będzie musiał ponownie zainstalować cały system.

Ataki typu Evil Maid wiążą się z uzyskaniem dostępu dosystemu przez osoby trzecie pod nieobecność właściciela. Nietrzeba otwierać komputera, by korzystając z narzędzi informatykiśledczej włamać się do niego na wiele różnych sposobów. Tutajpomaga bezpieczny breloczek do kluczy, który wykorzystuje ten sammechanizm uwierzytelniania co czytniki kart inteligentnych,uzupełniony o wykrywanie odległości.

Po sparowaniu breloczka z ORWL, będzie on służył jakosprzętowy token logowania: uwierzytelnienie następuje poprzezzbliżenie go do komputera. Następnie mikrokontroler poprzezBluetootha monitoruje odległość breloczka od ORWL. Jeśliwłaściciel komputera od niego odejdzie, system zostanieautomatycznie zablokowany, będzie niezbędne kolejneuwierzytelnienie. Oczywiście cała komunikacja między breloczkiem amikrokontrolerem jest szyfrowana, a same mechanizmy uwierzytelnianiawykorzystują wszystkie znane dziś mechanizmy ochrony przedwłamaniem.

ORWL radzi sobie też z wieloma popularnymi fizycznymi exploitami,wykorzystywanymi do przejęcia danych z komputerów. W szczególności:

• Atak typu cold boot, czyli wyjęcia z pracującego komputeraschłodzonych kości pamięci operacyjnej neutralizowany jestprzylutowaniem RAM do płyty głównej i koniecznością sforsowaniaochrony. Chłodzenie kości RAM wywoła reakcję mikrokontrolera –zniszczenie klucza i wyłączenie komputera. Same zaś kluczeszyfrujące w RAM pozostają bardzo krótko, zostają usunięte przedukończeniem rozruchu systemu operacyjnego. Gdy maszyna jest uśpiona,w jej RAM kluczy nie ma.
• Ataki na UEFI neutralizowane są zarówno przez regularneaktualizacje, jak i nieistnienie jakiejkolwiek metody ich utrwalenia.Zapis jest sterowany przez bezpieczny mikrokontroler, możliwy tylkopo uwierzytelnieniu breloczkiem, a stan firmware weryfikowany jeszczeprzez rozruchem systemu.
• Ataki na DMA są niemożliwe, ponieważ komputerek nie ujawniazewnętrznie portów dających bezpośredni dostęp do pamięci, awewnętrznie jego pamięć masowa też nie jest podpięta do PCIe.
• Ataki z wykorzystaniem fuzzerów USB na sterowniki złączaszeregowego są niemożliwe, ponieważ po odejściu użytkownika odmaszyny cały podsystem USB zostaje odcięty przez bezpiecznymikrokontroler jeszcze przed uśpieniem komputera.
• Atak polegający na przejęciu maszyny na etapie transportublokowany jest poprzez przesłanie systemowego PIN-u oddzielnymkanałem. Jeśli urządzenie zostanie otwarte i zmodyfikowane wtrakcie dostawy, jego właściciel dowie się o tym już podczaspróby uruchomienia – otrzymany przez niego PIN nie będziedziałał.
• Atak przekierowania, w którym napastnik kradnie ORWL i zastępujekomputer repliką, by przejąć komunikację między breloczkiem ioryginalnym komputerem blokowany jest pomiarami czasu sygnału irotacją kluczy.

Cały ORWL ma osiągnąć certyfikację amerykańskich władzfederalnych na poziomie FIPS 140-2 Security Lever 4 – najwyższymmożliwy, Do tej pory żaden komputer osobisty takiego certyfikatunie otrzymał. A co z systemem operacyjnym działającym na takiejmaszynie? Domyślnie, w zależności od potrzeb użytkownika,preinstalowane mogą być Ubuntu 16.04 LTS lub Windows 10, ale naspecjalne życzenie możemy dostać najbezpieczniejszy system świata:Qubes OS. W końcu i tak na ORWL nikt raczej grać nie będzie.

Obecnie OWRL możemy zamówić w dwóch wersjach. Tańsza zprocesorem Intel Skylake M3 i dyskiem 120 GB znajduje się wplastikowej obudowie i kosztuje 1699 dolarów. Droższa, w szklanejobudowie, z procesorem Skylake M7 i dyskiem 480 GB, kosztuje 2399dolarów. Transport poza Stany Zjednoczone to dodatkowo 80 dolarów.

Ta fantastyczna maszyna niewątpliwie wywoła konsternację wśrodowiskach związanych z trzyliterowymi agencjami: oto pierwszybezpieczny komputer x86, którego nie da się niepostrzeżenieprzejąć, ani wydobyć przechowywanych na nim danych beztorturowania właściciela. Spodziewamy się, że znajdzie miejsce nabiurkach wszystkich tych, którzy mają coś wartościowego doukrycia.