無線LAN上のオフパス型TCPハイジャック攻撃 - パケットサイズサイドチャネルを利用した攻撃

Core Concepts

暗号化された無線フレームのサイズを利用することで、オフパス型攻撃者が無線LAN上のユーザーのTCP接続を検出し、ハイジャックすることができる。

Abstract

本論文では、無線LAN上の暗号化されたフレームのサイズが、TCP接続に関する情報を漏洩するという根本的な側面チャネルを明らかにしている。この側面チャネルを悪用することで、オフパス型の攻撃者は、ユーザーのTCP接続の状態を推測し、その接続をハイジャックすることができる。
攻撃の手順は以下の通りである:

攻撃者は、無線LAN上の潜在的な被害者クライアントを特定する。
被害者クライアントのTCP接続を検出する。暗号化されたフレームのサイズの違いを利用して、TCP接続の有無を判断する。
TCP接続の正確なシーケンス番号を推測する。暗号化フレームのサイズの変化から、サーバーの応答パケットを特定し、シーケンス番号を推測する。
TCP接続の許容可能な確認応答番号を推測する。チャレンジACKメカニズムを利用して、確認応答番号の許容範囲を特定する。

攻撃者は、推測したシーケンス番号と確認応答番号を使って、被害者のTCP接続をハイジャックできる。具体的には、SSHセッションの切断や、Webトラフィックの改ざんが可能である。
本論文では、30台の一般的なワイヤレスルーターと80の実環境のWi-Fiネットワークを評価した結果、ほとんどのネットワークが本攻撃に対して脆弱であることを示している。また、この問題の根本原因と、可能な対策についても議論している。

Stats

SSHセッションを19秒以内に切断できる
Webトラフィックを28秒以内に改ざんできる

Quotes

"暗号化された無線フレームのサイズが、TCP接続に関する情報を漏洩するという根本的な側面チャネルを明らかにしている。"
"この側面チャネルを悪用することで、オフパス型の攻撃者は、ユーザーのTCP接続の状態を推測し、その接続をハイジャックすることができる。"

Key Insights Distilled From

Off-Path TCP Hijacking in Wi-Fi Networks: A Packet-Size Side Channel Attack

by Ziqiang Wang... at arxiv.org 04-17-2024

https://arxiv.org/pdf/2402.12716.pdf

Deeper Inquiries

無線LAN上の暗号化フレームサイズ以外に、TCP接続情報を漏洩する可能性のある側面チャネルはないか。

本研究では、TCP接続情報を漏洩する可能性のある側面チャネルとして、暗号化フレームサイズ以外にもTCPオプションの利用が挙げられます。特に、TCPオプションの中で広く使用されているタイムスタンプオプションやセレクティブアクノリッジメントオプションは、攻撃者がTCP接続情報を推測するための手がかりとなり得ます。これらのオプションの利用により、攻撃者はTCPセグメントのサイズや応答パターンを分析することで、TCP接続に関する情報を漏洩させる可能性があります。

本攻撃に対する効果的な防御策として、ネットワークプロトコルの仕様変更以外にどのような対策が考えられるか

本攻撃に対する効果的な防御策として、次のような対策が考えられます。

ネットワークプロトコルの仕様変更: TCPやWi-Fiの仕様を改善し、暗号化フレームサイズやTCPオプションの漏洩を防ぐための新しい仕組みを導入することが考えられます。
動的な暗号化フレームのパディング: 暗号化フレームのサイズをランダムに変更することで、攻撃者が暗号化フレームサイズからTCP接続情報を推測することを困難にすることができます。
セキュリティポリシーの強化: APやルーターなどのネットワーク機器において、より厳格なセキュリティポリシーを実装することで、不正なアクセスや攻撃を防ぐことができます。

本研究で明らかになった問題は、IoTデバイスなどの制約のある環境でも同様に発生する可能性があるか

本研究で明らかになった問題は、IoTデバイスなどの制約のある環境でも同様に発生する可能性があります。特に、IoTデバイスは通常、リソースや処理能力に制約があるため、セキュリティの脆弱性が懸念されます。暗号化フレームサイズやTCPオプションの漏洩は、IoTデバイスにおいても同様に問題となり得ます。したがって、IoTデバイスのセキュリティを強化し、新たな攻撃手法に対する対策を講じることが重要です。IoTデバイスのセキュリティを向上させるためには、適切な暗号化、アクセス制御、ファームウェアのアップデートなどの対策が必要となります。