Как компактная плата стоимостью $100 может незаметно изменить курс пассажирского авиалайнера.
Для взлома системы управления пассажирского самолета злоумышленнику может потребоваться всего одна минута рядом с корпусом Boeing 737 и миниатюрное электронное устройство. Компактная печатная плата подсоединяется к доступному разъему на фюзеляже самолета, передает поддельные команды на бортовые системы управления и одновременно скрывает произведенные изменения от экипажа.
Этот метод разработан учеными из Калифорнийского университета в Сан-Диего совместно с Оберлинским колледжем. Свои открытия они продемонстрируют на международной конференции USENIX Security. Работа над проектом велась более десяти лет и потребовала значительных инвестиций в приобретение авиационного оборудования стоимостью в десятки тысяч долларов.
Замысел появился в результате исследований по безопасности автомобильных систем. Ученые ранее показали возможность удаленного вмешательства в электронику Chevrolet Impala через систему OnStar, включая управление тормозной системой и рулем. Эти исследования побудили автопроизводителей переоценить подходы к защите, создать программы поиска уязвимостей и привлечь независимых экспертов.
Позднее профессор Калифорнийского университета Аарон Шульман исследовал скиммеры — устройства, которые воры подключают к терминалам на заправках для кражи платежной информации. Эти миниатюрные приборы подсоединяются к внутренней сети устройства и перехватывают данные карт. Исследователи предположили, что аналогичный метод может быть применен и к внутренней сети летательного аппарата.
Приобрести собственный Boeing 737 исследовательской группе было невозможно, поэтому они многие годы собирали бывшие в употреблении компоненты авиалайнера. К 2019 году специалисты создали испытательный стенд Triton, представляющий собой совокупность соединенных между собой бортовых управляющих систем Boeing 737. Когда началась пандемия, оборудование было доставлено на квартиру одного из участников проекта, где работа продолжилась в жилом помещении.
Исследователь Сэм Кроу провел анализ сотен страниц технической документации Boeing и выявил наружный порт, имеющий связь с внутренней коммуникационной шиной самолета. Эта шина передает информацию между двумя критически важными узлами: системой управления полетом (Flight Management Computer) и главной панелью управления (Multipurpose Control Display Unit). Данный разъем закрыт простым люком без механизма запирания, защищен обычной пластиковой крышкой от пыли.
Получить доступ к этому разъему можно без специального инструмента за пятнадцать секунд. Подключение устройства занимает менее минуты. Компактная плата стоит менее ста долларов, имеет размер, сопоставимый с монетой номиналом в один доллар, и полностью скрывается под стандартной защитной крышкой. Авторы исследования держат в тайне точное место расположения разъема и специальные технические детали способа атаки.
После подключения устройство генерирует электрические импульсы повышенной мощности в сравнении с легитимными командами бортового оборудования. Эта повышенная интенсивность позволяет перебить законный информационный обмен и внедрить в системы управления поддельные инструкции. Разработанный метод получил название Bus Driver.
Это устройство может корректировать навигационные координаты в автоматической системе управления полетом, подменять данные о весе самолета и температуре окружающей среды, а также изменять параметры расчета взлета и расхода топлива. При этом Bus Driver также воздействует на панель управления и не отображает внесенные изменения на дисплеях, которые видит командир воздушного судна.
Неверная информация о весе или температуре способна привести к неправильному определению минимальной скорости для безопасного взлета. Boeing 737 может не достигнуть требуемую скорость перед завершением взлетной полосы. Изменение маршрута может направить самолет в воздушное пространство соседней страны, привести его над горный хребет или постепенно отклонить над водным пространством. Даже минимальное отклонение на три градуса на протяжении многочасового полета может создать значительную ошибку навигации и привести к недостатку топлива до пункта назначения.
Разработанный прототип также содержит модуль беспроводной сети. Теоретически после установки устройство может подключиться к бортовой сети Wi-Fi, получить доступ в интернет и получать инструкции удаленно во время полета. Но для осуществления атаки потребуется непосредственный доступ к самолету во время парковки или проведения технического обслуживания. Наиболее вероятный сценарий предполагает участие обученного работника аэропорта, авиакомпании или организации-подрядчика.
Летный экипаж может предотвратить большинство описанных атак путем отключения системы автоматического управления и переведения самолета на ручное управление. Корректные показания также доступны на альтернативном индикаторе в кабине экипажа. Однако расхождение данных на разных приборах способно сбить пилотов с толку, а медленное постепенное смещение курса может долгое время остаться незамеченным.
Исследовательская группа уведомила Boeing о начальных результатах в весне 2020 года и продолжала делиться дополнительной информацией с компанией в течение последующих лет. Специалисты также воспроизвели атаку на оборудовании для испытаний в исследовательском центре Boeing. Корпорация провела проверку конструкции деталей, методов установки и интерфейсов, но определила практическую угрозу как низкую благодаря многоуровневой защите самолета и действующим регламентам безопасности полетов.
Boeing не предложила исследователям технического решения проблемы. Специалисты предполагают, что внедрение обновлений в бортовые системы может потребовать продолжительного периода времени, так как конструкцию коммерческих воздушных судов модернизируют редко. Вместе с тем ученые не требуют остановки полетов или вывода из эксплуатации семейства Boeing 737. Члены исследовательской группы сами регулярно летают на самолетах этого семейства и планируют продолжать авиаперелеты.
В опубликованной научной работе предложены различные методы защиты. Наиболее простой способ предусматривает полное удаление уязвимого разъема или герметизацию портала специальной смолой. В будущем изготовители смогут добавить программное средство для обнаружения Bus Driver, повысить электрическую защищенность систем управления по аналогии с военной авиацией и применить криптографическую аутентификацию сигналов между различными компонентами.
По мнению авторов работы, прогресс в области техники требует переосмысления моделей потенциальных угроз для авиационной безопасности. Устройство с модулем Wi-Fi, способное передавать команды системам управления, теперь скрывается под простой защитной крышкой маленького разъема.
