智能音箱如何實(shí)現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程竊聽？

你家的音箱不只是個(gè)小盒子

以前，有這么一則匪夷所思的新聞：亞馬遜 Echo 主動(dòng)向警方提供了關(guān)于一起謀殺案的數(shù)據(jù)，協(xié)助警方進(jìn)行調(diào)查。

原來，在一起疑似家暴的家庭糾紛事件中，新墨西哥州阿爾伯克一所房子內(nèi)的谷歌 Home 撥通了警方電話，接線員聽到電話里的爭(zhēng)吵聲后，警務(wù)人員隨即趕往現(xiàn)場(chǎng)。

當(dāng)時(shí)，一男子與其女友和女兒一起在房間里。在與女友發(fā)生爭(zhēng)吵時(shí)，男子拿槍指著女友質(zhì)問她她：“你給警長(zhǎng)打電話了？”谷歌 Home 聽到了“給警長(zhǎng)打電話”的命令，所以也就按命令執(zhí)行。特警隊(duì)抵達(dá)事件所在地，經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)談判后，將巴羅斯拘留。

可以說，“誤觸發(fā)”指令似乎救了妹子一命。

據(jù)說，一家洋娃娃公司在電視上播放了一則玩偶之家廣告，該地區(qū)數(shù)個(gè)家庭里的亞馬遜 Echo 在聽到廣告后轉(zhuǎn)而開始訂購(gòu)?fù)媾贾摇?/p>

這兩起新聞總讓編輯小李總感覺哪里不對(duì)。。。。到底是哪里呢？

直到有一天晚上，我正在房間唱著歌，冷不丁地聽到家里某某品牌的智能音箱發(fā)出了一聲“嘆息”，然后說了句“好音樂陪伴你”。。。?？粗诎抵虚W著藍(lán)色指令燈的音箱，我嚇出一身冷汗：我不是沒啟動(dòng)它嗎？

這是一個(gè)很明確的提醒：智能音箱可能一直都在“偷聽”人類說什么。

雷鋒網(wǎng)宅客頻道以前報(bào)道過浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院智能系統(tǒng)安全實(shí)驗(yàn)室去年曾成功對(duì)亞馬遜的音箱 Echo發(fā)起了“海豚攻擊”，通過利用麥克風(fēng)的硬件漏洞，成功“黑”進(jìn)智能設(shè)備的語音助手系統(tǒng)，通過發(fā)出人耳無法聽到的超聲波語音，讓語音助手執(zhí)行他們所下達(dá)的指令，比如，讓 Echo 在亞馬遜上買個(gè)東西。

這種技術(shù)雖然讓Echo 叛變替其他人購(gòu)物，但還算不上“竊聽者”，下面這個(gè)案例就讓人害怕了。

2017年，MWR InfoSecurity 的研究人員發(fā)現(xiàn)，老款亞馬遜 Echo 智能音箱中存在一個(gè)安全漏洞，黑客可以將 Echo 音箱變成竊聽器，而又不影響它的整體功效。

在 2017 年之前生產(chǎn)的 Echo 音箱底部，去掉橡膠底座之后，扣開一個(gè)金屬底板，可以找到一個(gè)用于出廠前調(diào)試的18 針接口。研究人員制作了一個(gè)插頭，把 Echo 連上了筆記本電腦和 SD 讀卡器。他利用調(diào)試工具破解了 Echo 的系統(tǒng)，寫進(jìn)去了一個(gè)專用的引導(dǎo)程序。然后這臺(tái) Echo 所有聽到的音頻流都會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)到他的遠(yuǎn)程服務(wù)器上，同時(shí)這臺(tái) Echo 智能音箱的其他功能看上去一切正常。

當(dāng)然，攻擊的前提是，黑客必須要能夠接觸到實(shí)體的 Echo音箱，并做一些手腳，但黑客們還有更厲害的手段。

2018年，在剛剛過去的黑客大會(huì)DEF CON 26 上，騰訊安全平臺(tái)部的 Tencent Blade Team 的研究員Wu Huiyu 和 Qian Wenxiang再次演示了利用新攻擊機(jī)制遠(yuǎn)程控制亞馬遜 Echo 進(jìn)行錄音，并將錄音文件通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器的“竊聽”危害。

真正的遠(yuǎn)程竊聽

我們來看看，他們是如何實(shí)現(xiàn)的。

2018 年初，Wu Huiyu 和 Qian Wenxiang 把目光投向了目前全球用戶量最大的 Echo 智能音箱，他們預(yù)設(shè)了一個(gè)前提：一旦智能音箱被黑客攻擊，人們的隱私安全將受到威脅，因此要試試看，在已經(jīng)被黑客挑戰(zhàn)過可被竊聽的 Echo身上，是否還有其他危險(xiǎn)的漏洞。

由于 Amazon Echo 并沒有開放系統(tǒng)固件下載，也沒有完整的開源代碼，它的更新包都是通過 https 加密流量傳輸，所以他們的第一步，當(dāng)然是選擇動(dòng)手拆解分析——直接從Echo使用的 Flash 芯片中提取固件，將 Flash 芯片從主板上焊接下來，并讀取了其中的固件內(nèi)容，然后通過修改固件內(nèi)容并將 Flash 芯片重新焊接回主板得到了一個(gè)已經(jīng)獲取 root 權(quán)限并可通過 adb 連接與調(diào)試的Echo設(shè)備。

這可能是整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中比較復(fù)雜的步驟了——賣油翁的“唯手熟爾”策略在這里發(fā)揮了效應(yīng)。

研究人員稱，經(jīng)過一段時(shí)間的練習(xí)，他們現(xiàn)在可以在 10 分鐘內(nèi)使用人工焊接的方法將存儲(chǔ)固件的 Flash 芯片從主板取下并提取固件，在 5 分鐘內(nèi)修改固件并重新將 Flash 焊接回設(shè)備主板，成功率接近 100%，加速了后期的漏洞利用與調(diào)試速度。

第二步，固件分析。

當(dāng)然，亞馬遜開發(fā)團(tuán)隊(duì)也不是吃素的，他們給 Echo 設(shè)置了很多安全防御機(jī)制，阻擋黑客的入侵，例如通信流量加密與認(rèn)證、防火墻、嚴(yán)格的 SELinux 安全策略等。

通俗解釋一下，這些安全設(shè)置可以讓黑客難以解析Echo 的“通訊內(nèi)容”，并且切斷了一些訪問渠道——因?yàn)樵赟ELinux 的安全策略實(shí)現(xiàn)了對(duì)訪問控制的徹底化，對(duì)所有文件、目錄、端口的訪問都是基于策略設(shè)定的，用戶被劃分成不同的角色，即使是 root 用戶，如果不是某個(gè)角色，也不具有文件執(zhí)行的權(quán)限。

但黑客怎么可能被安全機(jī)制的幾道關(guān)卡嚇倒。

Wu 和 Qian 最終發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為 whad（whole-home audio daemon）的系統(tǒng)程序，這個(gè)程序會(huì)開放端口，這個(gè)程序存在堆溢出與信息泄露漏洞，允許多個(gè)亞馬遜Echo設(shè)備相互連接，并且擁有 root 權(quán)限，在系統(tǒng)的 SELinux 策略限制下仍然可以訪問網(wǎng)絡(luò)與通過 mediaserver 進(jìn)行錄音與播放音頻，并將錄音文件通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器。

也就是說，研究人員在看似里三層外三層的高墻中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)豁口，這個(gè)豁口不僅可以允許攻擊者進(jìn)入，而且是一個(gè)暢通無阻，直達(dá)中心的“密道”，最可怕的是，被守衛(wèi)的Echo 們?nèi)缰刖W(wǎng)般被纏繞，攻擊者拿下一個(gè)Echo，在蛛網(wǎng)中的其它設(shè)備也能被拿下。

當(dāng)然，都說了要遠(yuǎn)程竊聽，如果要實(shí)際接觸被攻擊的Echo ，還算什么遠(yuǎn)程。

為了實(shí)現(xiàn)在正常家庭使用環(huán)境下的攻擊，研究人員想到利用上述蛛網(wǎng)式物聯(lián)網(wǎng)的特性，他們需要連接到被攻擊的Echo的 WIFI 網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)將一臺(tái)被植入攻擊程序的惡意Echo設(shè)備綁定到與被攻擊的Echo設(shè)備相同的帳戶中，然后這臺(tái)惡意設(shè)備會(huì)自動(dòng)攻擊并控制 WIFI 網(wǎng)絡(luò)中的所有Echo設(shè)備。

這意味著，其中一臺(tái)Echo 只是一個(gè)“跳板”而已，醉翁之意不在酒。

Wu 和 Qian 發(fā)現(xiàn)的這種攻擊方法影響所有第二代亞馬遜 Echo 家族設(shè)備。攻擊者可以在局域網(wǎng)內(nèi)攻擊并控制Echo ，如控制其靜默（無需喚醒，LED 燈不會(huì)閃爍）的情況下，竊聽用戶說話內(nèi)容并將錄音內(nèi)容發(fā)送到攻擊者控制的遠(yuǎn)程服務(wù)器。

好消息是，5 月，他們已將完整的漏洞細(xì)節(jié)報(bào)告給了亞馬遜安全團(tuán)隊(duì)，亞馬遜在 7 月完成了漏洞修復(fù)與測(cè)試工作，目前修復(fù)后的系統(tǒng)更新已經(jīng)推送給所有Echo用戶，因?yàn)镋cho有自動(dòng)靜默更新機(jī)制，所以用戶們不用進(jìn)行任何操作，所有正常連接網(wǎng)絡(luò)使用的Echo都已經(jīng)更新到安全的系統(tǒng)版本。

更多問題

我們?cè)賮砜纯磶讉€(gè)關(guān)鍵問題：

1.與前輩的攻擊手法相比，到底有何不同？

Wu & Qian：2017年，MWRLABS 的破解方法是針對(duì)第一代Echo的硬件破解方法，需要物理接觸設(shè)備，不影響最新版Echo設(shè)備，而我們的研究是爭(zhēng)對(duì)最新的第二代Echo，而且是利用漏洞完成的局域網(wǎng)內(nèi)無接觸攻擊。

2.把“跳板”Echo 接入潛在攻擊對(duì)象Echo的網(wǎng)絡(luò)，這一步驟很難嗎？

Wu & Qian：這一步的完成依賴于之前我們發(fā)現(xiàn)的一些亞馬遜 alexa web頁面一些漏洞（包含了XSS，HTTPS降級(jí)等），這些漏洞允許我們遠(yuǎn)程綁定惡意設(shè)備到用戶帳戶下。

一個(gè)更常見的攻擊方法是，在酒店等公共場(chǎng)所中，我們直接用硬件方法攻破一臺(tái)設(shè)備后，在無接觸的情況下直接控制其它所有局域網(wǎng)的設(shè)備。除此之外還可以通用社工（欺騙綁定）、供應(yīng)鏈攻擊（植入后門到全新設(shè)備）進(jìn)行利用。

3.你們提到的Echo 的多重安全機(jī)制對(duì)研究人員帶來了怎樣的挑戰(zhàn)？

Wu & Qian：Echo使用的是 android 系統(tǒng)，android 系統(tǒng)自帶的安全機(jī)制它都有，所以可以參考android系統(tǒng)的安全機(jī)制的難度，這些安全機(jī)制限制了攻擊面。

4.要做到“熟能生巧”地拆解設(shè)備，需要練廢多少音箱？

Wu & Qian：我們的研究從年初開始，從研究到最后漏洞修復(fù)大概 5 到 6 個(gè)月時(shí)間，中間花在固件提取及漏洞利用調(diào)試的時(shí)間最多。不過，練習(xí)拆解設(shè)備，兩個(gè)設(shè)備就夠了，掌握好時(shí)間、溫度、風(fēng)量上一些經(jīng)驗(yàn)就行，按照正常速度，整個(gè)過程需要15-20分鐘，熟練的話只用10分鐘。