从防御严密的物理隔离系统中窃取机密信息向来是黑客攻击的“圣杯”。近日，以色列大学的研究团队公布了一种名为“RAMBO”（Radiation of Air-gapped Memory Bus for Offense）的新型侧信道攻击方法。利用物理隔离系统中的内存组件生成电磁辐射进行数据泄露。这种突破性的攻击方式再次引发了人们对所谓高安全性环境（例如物理隔离系统）的担忧。
物理隔离系统的新威胁
物理隔离系统通常应用于政府机构、武器系统、核电站等高安全需求的关键任务环境中。这些系统与公共互联网及其他网络隔离，旨在避免恶意软件感染及数据盗窃。然而，尽管物理隔离，恶意软件仍可通过诸如U盘等物理媒介，或国家级攻击中的供应链漏洞，渗透到这些系统中。
RAMBO攻击便是利用这些恶意软件，通过操控系统内存总线的读写操作，生成受控的电磁辐射，并将数据传输至附近的接收设备。这种攻击方式不仅隐蔽，还难以被传统的安全产品检测或阻止。
RAMBO攻击的工作原理
RAMBO攻击的核心在于利用恶意软件在物理隔离系统中收集敏感数据，并通过操控内存访问模式，生成电磁辐射来实现数据传输。
这些电磁辐射信号被恶意软件通过开关键控（OOK）技术进行快速切换，进而形成“1”和“0”的二进制编码。该过程不会受到安全产品的主动监控，也无法被标记或停止。
执行OOK调制的代码 来源：Arxiv.org
研究人员还使用曼彻斯特编码来提升误差检测能力，确保信号同步，从而减少接收端错误解读的可能性。
攻击者可以使用低成本的软件定义无线电（SDR）设备和天线，截取这些调制过的电磁信号，并将其转换回二进制信息。这种方式不仅成本较低，还可以实现相对高效的数据窃取。
“DATA”的EM信号 来源：Arxiv.org
RAMBO攻击的性能与局限性
RAMBO攻击的最高数据传输速率为1000bps，相当于每秒128字节，或0.125 KB/s。虽然这一速率不高，但足以窃取少量敏感数据，如文本、键盘记录和小型文件。例如，窃取一个密码仅需0.1到1.28秒，而窃取一个4096位的RSA密钥则需4到42秒。
RAMBO攻击的数据传输速率 来源：Arxiv.org
在实验中，RAMBO的传输范围最远可达7米，传输距离越远，数据传输速率越慢。然而，当速率超过5000 bps时，信噪比迅速下降，数据传输的有效性也大幅减弱。
如何应对RAMBO攻击
以色列研究团队在其发布于Arxiv的技术论文中，提出了多项应对RAMBO攻击及类似电磁辐射侧信道攻击的防御措施。这些措施包括：加强物理防御的严格区域限制、通过RAM干扰来阻断隐蔽信道、外部电磁干扰以中断信号，以及利用法拉第笼屏蔽系统的电磁辐射等。
研究团队还对RAMBO攻击在虚拟机内运行的敏感进程进行了测试，结果显示该攻击仍然有效。不过，由于主机内存与操作系统及其他虚拟机的交互较为频繁，这类攻击在实际应用中很可能被快速中断。
总结
RAMBO攻击展示了侧信道攻击的新潜力，即使是与外界隔绝的高安全性系统也难以避免类似威胁。这一攻击方式提醒我们，网络安全不仅仅局限于软件和网络层面，物理层面的威胁同样需要高度警惕。
参考链接：
https://arxiv.org/pdf/2409.02292
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