Informatiker der Saar-Uni verhindern Auto-Fernsteuerung durch Hacker

Um aus der Ferne die Bremsen eines fremden Fahrzeuges bei einer Geschwindigkeit von über 100 Stundenkilometern unschädlich zu machen, genügten dem US-amerikanischen Sicherheitsforscher Stephen Checkoway die im Auto installierte Software zum Abspielen von Musik und ein damit verbundenes Smartphone.

„Wäre die Software nicht an das interne Netzwerk, den sogenannten CAN-Bus, der Mittelklasselimousine angeschlossen gewesen, hätte sich Checkoway noch mehr anstrengen müssen“, erklärt Stefan Nürnberger, der das Smart Systems Lab am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) leitet. Inzwischen ist die Sicherheitslücke so populär, dass sie sogar am vergangenen Sonntag in der Folge „Echolot“ der Fernseh-Kriminalreihe „Tatort“ eine brisante Rolle spielte.

Der CAN-Bus wurde 1983 von der Autoindustrie entwickelt, um nicht mehr meterlange Kabelbäume im Auto verlegen zu müssen. Denn der Vorteil einer Busstruktur liegt darin, dass man nur eine Übertragungsleitung verwendet, an die alle Geräte angeschlossen sind und über die alle Geräte miteinander kommunizieren. Daher verbindet der CAN-Bus sowohl Sensoren wie beispielsweise für die Geschwindigkeitskontrolle als auch Aktuatoren wie beispielsweise Servomotoren. Auch Steuergeräte wie ein Einparkassistent senden über ihn Kommandos.

„Aus Perspektive der IT-Sicherheit birgt das jedoch auch einen entscheidenden Nachteil: Sobald ein an den Bus angeschlossenes Gerät von einem Angreifer kontrolliert wird, kann dieses sich gegenüber weiteren Komponenten als andere Komponente ausgeben und Nachrichten fälschen“, erklärt Nürnberger.

Zusammen mit Christian Rossow, Professor für IT-Sicherheit an der Universität des Saarlandes, arbeitet Nürnberger daher daran, dass Komponenten wie ein Notbremsassistent am CAN-Bus weder die Echtheit des Senders noch den Wahrheitsgehalt der gesendeten Informationen anzweifeln müssen. Ihrer zu diesem Zweck entwickelten Software„vatiCAN“ gelingt dies, indem nur der echte Sender die notwendigen Authentifizierungscodes an Nachrichten anhängen kann.

Dadurch ist folgender Sicherheitscheck möglich: Der Notbremsassistent schickt wie bisher seinen Befehl an die Bremse. Danach berechnet er mithilfe eines geheimen Schlüssels den Authentifizierungscode, der nur für ein einziges Datenpaket gültig ist und ebenfalls an die Bremse geschickt wird. Diese hat inzwischen selber den Authentifizierungscode berechnet und das Ergebnis vergleicht sie nun mit dem über den CAN-Bus erhaltenen. Sind sie identisch, kann die Bremse sicher sein, dass die Nachricht nicht manipuliert wurde. Sie führt den Befehl aus. „Dass die Nachricht nur vom Notbremsassistenten stammen kann, weiß die Bremse indirekt, da der Assistent den passenden Code sonst nicht ausrechnen hätte können“, sagt Nürnberger.

Weitere Attacken, wie beispielsweise das Mitschneiden von Nachrichten und mehrfache Verschicken, unterbinden die Forscher, indem sie der Nachricht noch einen Zeitstempel hinzufügen. Ist er nicht aktuell, stimmt etwas nicht mit der Nachricht. „Durch die zusätzlichen Berechnungen benötigt das Übertragen der Nachricht nur zwei Millisekunden mehr“, berichtet Nürnberger, der vatiCAN an einem VW Passat getestet hat. Dies sei auch für Steuervorgänge akzeptabel, bei denen es auf die unmittelbare Reaktion ankomme: „Verzögern sich Datenpakete um zwei Millisekunden, verlängert das bei einer Geschwindigkeit von 130 Kilometer pro Stunde den Bremsweg um gerade mal sieben Zentimeter“, so Nürnberger. Ihr Verfahren haben die Forscher bereits auf einer internationalen Konferenz in Santa Barbara in Kalifornien vorgestellt. Ihre Software kann im Internet kostenlos heruntergeladen und verwendet werden.

Weitere Informationen: VatiCAN – Vetted, Authenticated CAN Bus (pdf)
Stefan Nürnberger, Christian Rossow.
Conference on Cryptographic Hardware and Embedded Systems (CHES), 2016

Fragen beantwortet:
Stefan Nürnberger
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)/
Kompetenzzentrum für IT-Sicherheit (CISPA) der Universität des Saarlandes
Telefon: 0681 85775-4823
E-Mail: stefan.nuernberger@cispa.saarland

Redaktion:
Gordon Bolduan
Kompetenzzentrum Informatik Saarland
Telefon: 0681 302-70741
E-Mail: bolduan@mmci.uni-saarland.de

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