Кіріспе
TEMPEST – АҚШ Ұлттық қауіпсіздік агенттігінің техникалық талабы және НАТО сертификаты. Ол ақпарат жүйелерінен кездейсоқ радио немесе электр сигналдары, дыбыстар және дірілдер сияқты сәулеленулер арқылы тыңшылық етуді қамтиды. TEMPEST басқаларды тыңдау әдістерін және жабдықты мұндай тыңшылықтан қалай қорғау керектігін анықтайды. Қорғау шаралары эмиссиялық қауіпсіздік (EMSEC) деп аталады, ол байланыс қауіпсіздігінің (COMSEC) бір бөлігі болып табылады. Компьютерлік сәулеленулерді тыңдау үшін NSA әдістері құпия сақталады, бірақ қорғау стандарттарының бір бөлігі NSA немесе Қорғаныс министрлігі тарапынан жарияланды. Жабдықты тыңшылықтан қорғау қашықтық, қорғау, сүзу және маскировка арқылы жүзеге асырылады. TEMPEST стандарттары жабдықтың қабырғалардан қашықтығын, ғимараттар мен жабдықтағы қорғау деңгейін, сондай-ақ құпия және құпия емес материалдарды тасымалдайтын сымдар арасындағы қашықтықты регламенттейді.
TEMPEST is a U. S. National Security Agency specification and a NATO certification referring to spying on information systems through leaking emanations, including unintentional radio or electrical signals, sounds, and vibrations. TEMPEST covers both methods to spy upon others and how to shield equipment against such spying. The protection efforts are also known as emission security (EMSEC), which is a subset of communications security (COMSEC). The NSA methods for spying on computer emissions are classified, but some of the protection standards have been released by either the NSA or the Department of Defense. Protecting equipment from spying is done with distance, shielding, filtering, and masking. The TEMPEST standards mandate elements such as equipment distance from walls, amount of shielding in buildings and equipment, and distance separating wires carrying classified vs. unclassified materials,
Тарих
Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде The Bell System АҚШ әскерін телепринтерлік сигналдарды бір уақыт таспаларынан (SIGTOT жүйесі) немесе бұрын SIGCUM деп аталған роторлық кілт генераторынан алынған кілттік материалмен XOR операциясы арқылы шифрлейтін 131 B2 микшер құрылғысымен қамтамасыз етті. Ол электромеханикалық релелерді пайдаланып жұмыс істеді. Кейіннен Bell Сигнал корпусына микшерден алыста электромагниттік импульстарды анықтай алатынын және бастапқы мәтінді қалпына келтіре алатынын хабарлады. Олар зертханада ашқан құбылыстың шынымен қауіпті болатынына күмән келтіргендіктен, төменгі Манхэттендегі Варик көшесіндегі Сигнал корпусының крипто орталығынан бастапқы мәтінді қалпына келтіру мүмкіндігін көрсетті. Осыған байланысты Сигнал корпусы Bell-ден тергеуді жалғастыруын сұрады. Bell үш проблемалық аймақты анықтады: сәулеленген сигналдар, қондырғыдан созылатын сымдар арқылы жүргізілетін сигналдар және магниттік өрістер. Мүмкін болатын шешімдер ретінде олар қорғау, сүзгілеу және жасыруды ұсынды. Bell 131 А1 модификацияланған микшерді жасады, ол қорғаумен және сүзгілермен жабдықталған, бірақ оны күтіп ұстау қиын және орнату өте қымбат болды. Оның орнына, тиісті командирлер проблема туралы ескертілді және жасырын тыңдаудың алдын алу үшін байланыс орталықтарының айналасында 30 метрлік диаметрлі аймақты бақылауға кеңес берілді, және мәселе осымен шешілді. 1951 жылы ЦРУ 131 В2 микшерінің проблемасын қайта ашты және шифрланған сигналды тасымалдайтын желіден 400 метр қашықтықта бастапқы мәтінді қалпына келтіре алатынын анықтады. Сигнал және қуат желілері үшін сүзгілер жасалды, ал ұсынылатын бақылау периметрінің радиусы 200 футқа (61 м) дейін ұзартылды, бұл техникалық критерийлерге қарағанда командирлердің не істей алатынына көбірек негізделген. Содан кейін жүйелерді бағалау және мүмкін болатын шешімдерді әзірлеу процесі басталды. Роторлардың жылжуы кезінде қуат желісіндегі ауытқулар сияқты басқа да қауіпті әсерлер анықталды. Электромеханикалық шифрлау жүйелерінің шуын пайдалану мәселесі 1940 жылдардың соңында көтерілді, бірақ енді бұл мүмкін қауіп ретінде қайта қарастырылды. Акустикалық эманациялар бастапқы мәтінді ашып көрсетуі мүмкін, бірақ тек қабылдағыш құрылғы көздің жанында болса ғана. Дегенмен, тіпті орташа микрофон да жеткілікті болды. Бөлмені дыбыс өткізбейтін ету мәселені нашарлатты, себебі бұл көлеңкелерді жойды және жазу құрылғысына таза сигнал берді. 1956 жылы Теңіз зерттеу зертханасы жақсырақ микшерді жасады, ол өте төмен кернеу және токпен жұмыс істеді, сондықтан аз сәулеленді. Бұл NSA-ның жаңа шифрлау жүйелеріне енгізілді. Алайда, көптеген пайдаланушыларға телепринтерлерді үлкен қашықтыққа немесе бірнеше телепринтер қосылған жерде басқару үшін жоғары сигнал деңгейлері қажет болды, сондықтан жаңа шифрлау құрылғыларында сигналды жоғары күшке қайтару опциясы болды. NSA фильтрлеу, қорғау, жерге қосу және физикалық бөліну арқылы сезімтал байланыс жолдарын оқшаулау үшін әдістер мен ерекшеліктерді әзірлеуді бастады: сезімтал бастапқы мәтінді тасымалдайтын желілерді тек сезімтал емес деректерді тасымалдауға арналған желілерден бөлуді, соңғысы көбінесе қауіпсіз ортадан тыс жерде орналасқан. Бұл бөліну жұмысы «Қызыл/Қара тұжырымдамасы» деп аталды. 1958 жылы NAG 1 деп аталатын бірлескен саясат жабдықтар мен орнатулар үшін 50 фут (15 м) бақылау шегіне негізделген сәулелену стандарттарын белгіледі. Сондай-ақ, TEMPEST мәселесінің әртүрлі аспектілерінің жіктеу деңгейлерін нақтылады. Келесі жылы Канада және Ұлыбритания да осы саясатты қабылдады. Әскери-теңіз күштері, Әскери-әуе күштері, NSA, ЦРУ және Мемлекеттік департамент сияқты алты ұйым оны жүзеге асыру үшін күш-жігердің басым бөлігін қамтамасыз етуі тиіс болды. Көп ұзамай қиындықтар туындады. Компьютерлік ақпараттарды өңдеудің маңызы арта түсті, сондықтан компьютерлер мен олардың шеткі құрылғыларын бағалау қажет болды, олардың көпшілігі осалдықтарды көрсетті. Sol кездегі танымал I/O жазу машинасы Friden Flexowriter далалық сынақтарда 3,200 фут (975 м) қашықтықта оқи алатын ең күшті эмитерлердің бірі болып шықты. АҚШ-тың байланыс қауіпсіздігі жөніндегі кеңесі (USCSB) оның шетелде құпия ақпарат үшін қолданылуына тыйым салды және АҚШ-та оның қолданылуын құпия деңгейге дейін шектеді, содан кейін 400 фут (122 м) қауіпсіздік аймағында ғана Flexowriter саясатын шығарды, бірақ пайдаланушылар саясатты қиын және практикалық емес деп тапты. Кейіннен NSA катодты сәулелі түтік дисплейлерін (CRT) енгізу кезінде де ұқсас проблемаларды анықтады, олар да күшті сәулелендіргіштер болды. Саяси ұсыныстардан TEMPEST ережелеріне қатаң түрде енгізілгенге дейін көп жылдық процесс болды. Нәтижесінде, 1964 жылдың желтоқсанында Қорғаныс министрі Роберт Макнамара қол қойған 5200.19 нұсқаулық 22 жеке агенттікпен келісілді, бірақ оны толыққанды жүзеге асыруға бірнеше ай кетті. NSA-ның ресми жүзеге асырылуы 1966 жылдың маусымында күшіне енді. Сонымен қатар, шетелдегі АҚШ орналасқан жерлерінде 900-ге жуық микрофон табылуымен акустикалық эманациялар мәселесі күрделірек болды, олардың көпшілігі «Темір перде» артында орналасқан. Жауабы – бөлме ішінде бөлме құрылымдарын салу болды, олардың кейбіреулері мөлдір, «балық аквариумдары» деп аталды. Басқа бөлімдер электрондық эманацияларды ұстап тұру үшін толық қоршалды, бірақ бұл ішінде жұмыс істеуге тиіс персоналға ұнамады; олар осы құрылымдарды «мұздатқыштар» деп атады және кейде есіктерін ашық қалдыратын. Дегенмен, олар Мәскеудегі елшілік сияқты маңызды жерлерде орнатылды, онда екі орнатылды: біреуі Мемлекеттік департамент үшін және біреуі әскери атташелер үшін. NSA-да оның кілттік жасау жабдықтары үшін орнатылған бір құрылым 134 000 доллар тұрды. Tempest стандарттары 1970 жылдары және одан кейін де дами берді, жаңа сынақ әдістерімен және нақты жерлер мен жағдайлардағы тәуекелдерді ескеретін нюанстық нұсқаулармен. Бірақ содан бері де қауіпсіздік қажеттіліктері жиі қарсылыққа ұшырады. NSA-ның Дэвид Г. Боак айтқандай: «Біздің өзіміздің қатарларымызда еститін кейбір нәрселер, ақша мен уақыттың үнемделуі үшін қатаң техникалық стандарттарды төмендеткенде, Enigma криптомашинасымен мақтанған арыстандық үшінші рейхті қорқынышты еске түсіреді».
Қызыл/ҚАРА бөліну
TEMPEST стандарттары "ҚЫЗЫЛ/ҚАРА" бөлінісін талап етеді, яғни шифрланбаған немесе құпия ақпаратты өңдейтін (ҚЫЗЫЛ) схемалар мен жабдықтар мен, шифрланған сигналдарды тасымалдайтын қорғалған (ҚАРА) схемалар мен жабдықтар арасында белгілі бір қашықтықты сақтауды немесе қорғау экрандарын орнатуды талап етеді. TEMPEST мақұлданған жабдықтарды өндіру қатаң сапа бақылауымен жүргізілуі керек, сонда ғана қосымша өндірілген жабдықтар сынақтан өткен жабдықтармен толық сәйкес келеді. Тіпті бір сымды ғана өзгерту сынақ нәтижелерін күштен шығаруы мүмкін.
Қарым-қатынас эманациялары
Tempest сынағының жалған сәулеленулер шектеулерінен (мысалы, FCC 15-тарауы) ерекшеленетін бір қыры – өңделіп жатқан қарапайым мәтіндік деректермен сәулеленген энергия немесе анықталатын сәулеленулер арасындағы ең төменгі байланыс талабы.
Қоғамдық зерттеулер
1985 жылы Вим ван Эк компьютерлік мониторлардан таралатын қауіпсіздік тәуекелдерінің алғашқы ашық техникалық талдауын жариялады. Бұл мақала қауіпсіздік қауымдастығында алаңдаушылық тудырды, өйткені бұрын мұндай бақылау тек үкіметтерге ғана қолжетімді, өте күрделі шабуыл деп есептелген еді. Ван Эк тек 15 долларлық жабдық пен теледидар жиынтығын пайдаланып, жүздеген метр қашықтықтағы нақты жүйені сәтті тыңдады. Осы зерттеудің нәтижесінде мұндай сәулелену кейде «ван Эк сәулеленуі» деп аталады, ал тыңдау әдісі «ван Эк фрекингі» деп аталады. Үкіметтік зерттеушілер қауіптілікті білгенімен, Bell Labs екінші дүниежүзілік соғыс кезінде телепринтерлік байланысты қамтамасыз ету үшін осы осалдықты атап өтті және 75 фут (24 метр) қашықтықтағы қауіпсіз нысанда өңделген мәтіннің 75% -ын шығара алды. Бұдан басқа, NSA 1982 жылдың 1 ақпанында Tempest Fundamentals, NSA 82 89, NACSIM 5000, National Security Agency (Classified) құжаттарын жариялады. Сонымен қатар, ван Эк әдісі 1950 жылдары Корея соғысы кезінде Кореядағы ТЕМПЕСТ емес қызметкерлерге сәтті көрсетілді. Маркус Кун компьютерлік дисплейлерден таралатын сәулеленуді қашықтан бақылау мүмкіндігін азайту үшін бірнеше төмен құнмен шешімдер тапты. CRT дисплейлері мен аналогты бейне кабельдері бар болғанда, оларды компьютер экранына көрсетуден бұрын қаріптерден жоғары жиілікті компоненттерді сүзу арқылы мәтін таңбаларының таратылатын энергиясын азайтуға болады. Қазіргі заманғы жалпақ панельді дисплейлер үшін графикалық контроллердегі жоғары жылдамдықты цифрлық тізбекті интерфейс (DVI) кабельдері компроматты сәулеленудің негізгі көзі болып табылады. Пиксельдердің ең кіші битіне кездейсоқ шу қосу арқылы жалпақ панельді дисплейлерден таралатын сәулеленуді тыңдаушылар үшін түсініксіз етуге болады, бірақ бұл қауіпсіз әдіс емес. DVI 0 және 1 биттердің теңгерілген сигналын беруге тырысатын белгілі бір биттік код схемасын қолданғандықтан, түстері немесе қарқындылығы жағынан ерекшеленетін екі пикселдің түсі арасында үлкен айырмашылық болмауы мүмкін. Тіпті пикселдің соңғы біті ғана өшкенімен де, сәулелену күрт өзгеруі мүмкін. Тыңдаушының қабылдайтын сигналы сәулеленудің анықталатын жиілігіне де байланысты. Сигнал бірнеше жиілікте бір уақытта қабылдануы мүмкін, және әр жиіліктің сигналы экрандағы белгілі бір түске байланысты контраст пен жарықтығы бойынша өзгеше болады. Әдетте, қызыл сигналды шумен басу әдісі тиімді емес, егер шудың күші тыңдаушының қабылдағышын толыққанды жұмыс істеуін тоқтатуға жеткіліксіз болса, осылайша қабылдағыштың кірісін басып тастайды. Компьютерлік жабдықтардағы LED индикаторлары қауіпті оптикалық сәулеленудің көзі болуы мүмкін. Мұндай әдістердің бірі – dial-up модемдердегі шамдарды бақылау. Көптеген модемдер белсенділікті көрсету үшін LED-ды жыпылықтатады, және жыпылықтаулар тікелей дерек желісінен алынады. Осылайша, жылдам оптикалық жүйе сым арқылы берілетін деректердің жыпылықтауындағы өзгерістерді оңай көре алады. Соңғы зерттеулер көрсеткендей, сымсыз (радио) пернетақталардан ғана емес, сонымен қатар дәстүрлі сымдық пернетақталардан (мысалы, PS/2 пернетақтасы пернелерге жауап ретінде белгілі бір мөлшерде радиожиілік энергиясын сәулелендіретін микропроцессорды қамтиды) және тіпті ноутбук пернетақталарынан да перне басу оқиғасына сәйкес сәулеленуді анықтау мүмкін. 1970 жылдардан бастап АҚШ елшілігінің IBM Selectric тегіш машиналарын тыңдау үшін кеңестік тыңдау құрылғыларын орнату арқылы, имплантацияланған магнитометрлермен магнитпен бекітілген пернетақтаның механикалық қозғалысын анықтауға және жасырын электроника арқылы цифрлық радиожиілік сигналына айналдыруға мүмкіндік берді. Әр сегіз таңбалық хабардың берілуі кеңесшілерге құпия құжаттарға қол жеткізуге мүмкіндік берді, олар Мәскеу мен Ленинградтағы АҚШ нысандарында теріп жатқан кезде. 2014 жылы зерттеушілер «AirHopper» енгізді, бұл екіге бөлінген шабуыл үлгісі, ол FM жиілік сигналдарын пайдалана отырып, оқшауланған компьютерден жақын жердегі ұялы телефонға деректерді шығару мүмкіндігін көрсетті. 2015 жылы «BitWhisper» ұсынылды, бұл термикалық манипуляцияларды қолдана отырып, ауа аралығындағы компьютерлер арасындағы жасырын сигнал беру арнасы. «BitWhisper» екі бағытты байланысты қолдайды және қосымша арнайы перифериялық жабдықты қажет етпейді. Кейін 2015 жылы зерттеушілер GSMem-ді ұсынды, бұл ұялы байланыс жиіліктері арқылы ауа аралығы бар компьютерлерден деректерді шығару әдісі. Стандартты ішкі шинадан шығатын хабар компьютерді кішкентай ұялы байланыс антеннасына айналдырады. 2018 жылдың ақпанында төмен жиілікті магниттік өрістерді пайдаланып, Faraday қоршауындағы, ауа аралығы бар компьютерлерден құпия деректерді шығаруға қабілетті, «ODINI» деп аталатын зиянды код туралы зерттеу жарияланды, ол зарарланған компьютерлерден шығатын төмен жиілікті магниттік өрістерді CPU ядроларының жүктемесін реттеу арқылы басқара алады. 2018 жылы Eurecom зерттеушілері ACM және Black Hat шараларында жаңа шабуыл класын ұсынды: «Screaming Channels». Бұл шабуыл түрі бір чиптегі аналогты және цифрлық схемаларды қамтитын аралас сигналды чиптерге бағытталған, олар радио передатчикпен жабдықталған. Бұл архитектураның нәтижесінде, көбінесе байланысқа қосылған объектілерде кездесетін, чиптің цифрлық бөлігі есептеулері туралы кейбір метадеректерді аналогты бөлікке шығарып алады, бұл метадеректердің радиохабарламаның шуында кодталғанын білдіреді. Сигналды өңдеу әдістерінің арқасында зерттеушілер байланыс кезінде қолданылған криптографиялық кілттерді алуға және мазмұнды шифрдан шығаруға қол жеткізді. Авторлардың пікірінше, бұл шабуыл класы үкіметтік барлау агенттіктеріне көп жылдар бойы белгілі болған.
Танымал мәдениетте
Numb3rs телесериалының 1-ші маусымындағы "Құрбандық" эпизодында компьютер мониторынан ақпаратты "оқу" үшін жоғары күшейткіш антеннаға қосылған сым пайдаланылды. Spooks телесериалының 4-ші маусымындағы "The Sting" эпизодында желілік қосылысы жоқ компьютерден ақпаратты оқуға жасалған сәтсіз әрекет сипатталған. Нил Стивенсонның "Cryptonomicon" романында кейіпкерлер Ван Эк фрекингін көрші бөлмедегі компьютер мониторынан ақпарат алу үшін қолданады. S.H.I.E.L.D агенттері телесериалының 1-ші маусымындағы "Ragtag" эпизодында кеңсе UHF спектріндегі цифрлық іздерді іздеу үшін сканерленеді. "Том Клэнсидің Splinter Cell: Chaos Theory" видео ойынының бір бөлігі – "Tempest" қорғаныспен жабдықталған әскери бөлмедегі кездесуді тыңдау. Splinter Cell ойындарының барлық сериясында лазерлі микрофон да қолданылады. "Rainbow Six: Siege" видео ойынындағы оператор Мут TEMPEST талаптарымен таныс. Ол бастапқыда құпия кеңестердегі жасырын микрофондардың сигналдарды бермеуін қамтамасыз ету үшін сигналды бұзатын құрылғыны жасады, содан кейін оны алыстан басқарылатын құрылғыларды, мысалы, жарылыс зарядтарын тоқтату үшін бейімдеді. Чарльз Стросс жазған "The Laundry Files" романдар сериясындағы кейіпкер Джеймс Энглтон (бірден-бір құпия барлау агенттігінің жоғары лауазымды офицері) TEMPEST-тен қорғану үшін әрқашан төмен технологиялық құрылғыларды, мысалы, теріс машинаны немесе Memex-ті пайдаланады (ғимараттың "Tempest" қорғанысымен жабдықталғандығына қарамастан).