Speicherungssicherheit bei IoT-Geräten angehen

Das Internet der Dinge (IoT) wächst rasant. Wir haben Milliarden von IoT-Geräten im Einsatz, und diese Zahl wird noch weiter explodieren. IoT-Geräte sind überall um uns herum, von smarten Kühlschränken, die dir sagen, wenn du keine Milch mehr hast, bis hin zu Systemen, die dafür sorgen, dass unsere Krankenhäuser reibungslos laufen. Aber all diese smarten Features bringen auch ihre eigenen Risiken mit sich. Da es so viele verschiedene Hersteller, Standards und Arten von Geräten gibt, kann es sich anfühlen, als würde man Katzen hüten wollen.

#Die Verwundbarkeit von Wireless Gateways

Wireless Gateways sind wie der freundliche Nachbarschafts-Eiswagen für IoT-Geräte. Sie helfen, all diese Geräte miteinander zu verbinden und alles harmonisch zum Laufen zu bringen. Aber genau wie der Eiswagen öffentlich zugänglich ist, sind diese Gateways oft Ziele für böse Akteure. Sie können leicht angegriffen werden, wodurch Wege für grössere Angriffe auf verschiedene Systeme eröffnet werden.

Speicherbasierte Schwachstellen sind eines der schwerwiegendsten Probleme in der Software. Denk daran wie an eine schlechte Zutat in einem Rezept. Selbst wenn der Rest des Gerichts perfekt ist, kann diese eine Zutat alles ruinieren. Traditionelle Speicher-Schutzmassnahmen haben zwar Fortschritte gemacht, aber oft treffen sie nicht ins Schwarze. Neue Technologien wie ARM-MTE, CHERI und Rust zielen darauf ab, besser beim Schutz der Speicherung zu sein, haben jedoch jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile.

#Die Herausforderung der Speichersicherheit im IoT

Mit dem zunehmenden Angebot von IoT-Geräten wird der Bedarf an solider Sicherheit dringlicher. Ein kleiner Defekt in einem Gerät kann grosse Probleme für das gesamte Netzwerk verursachen. Cyberbedrohungen können über Speicheranfälligkeiten eindringen, was zu komplexen Angriffswegen führen kann. Wenn zum Beispiel ein Router kompromittiert wird, kann er zur Tür werden, durch die Angreifer Zugriff auf viele andere Geräte erhalten.

Bemerkenswerte Cybervorfälle haben uns gezeigt, dass das Ignorieren dieser Speicherfehler zu Chaos führen kann. Von DDoS-Angriffen bis zu grösseren Sicherheitsverletzungen ist der Fokus auf Speichersicherheit dringend geboten. Obwohl wir derzeit Risikomanagementstrategien haben, schneiden diese oft nicht gut ab. Um die Sicherheit wirklich zu verbessern, müssen wir entschlossen handeln, um die Fehler an ihrer Wurzel zu beseitigen.

#Die wachsende Bedrohung neuer IoT-Geräte

Jedes Jahr kommen Millionen neuer IoT-Geräte auf den Markt, die frische potenzielle Sicherheitsrisiken mit sich bringen. Das Fehlen einer zentralen Kontrolle und Standards trägt ebenfalls zu diesem wachsenden Dschungel potenzieller Bedrohungen bei. Es ist wie beim Kauf eines neuen Gadgets, das cool aussieht, aber vielleicht eine tickende Zeitbombe ist. Das hat uns zu der Idee der Sicherheit von Anfang an (Security by Design, SbD) geführt - sicherzustellen, dass Sicherheit von Anfang an ins System integriert wird, anstatt später hinzugefügt zu werden.

#Lösungen für Speichersicherheit

Es werden einige clevere Lösungen vorgeschlagen, um diese Schwachstellen anzugehen. Zum Beispiel fördert die britische Regierung die Initiative "Digital Security by Design", die die CHERI-Architektur unterstützt. Es wird gesagt, dass diese Technologie rund 70 % der Schwachstellen in verschiedenen Systemen reduzieren kann - das ist ein Rezept, das sich lohnt auszuprobieren!

CHERI und Rust sind beide solide Optionen zur Verbesserung der Speichersicherheit. CHERI benötigt neue Hardware, kann jedoch hervorragenden Schutz bieten. Rust hingegen erfordert einen vollständigen Neuschreibung der bestehenden Software, was ganz schön aufwendig sein kann.

Für weniger drastische Änderungen bieten speicher-Tagging-Technologien wie ARM-MTE einen guten Kompromiss. Sie lassen sich leichter integrieren, sind aber möglicherweise nicht so robust wie die anderen beiden Optionen. Jede dieser Lösungen hat ihre eigenen Vor- und Nachteile hinsichtlich Sicherheit, Leistung und Kosten.

#Forschungsansatz

Unsere Studie zielte darauf ab, die Cyberbedrohungen im IoT, insbesondere in der Firmware von Wireless Gateways, zu analysieren, um zu sehen, wie Speicherschutz helfen kann. Wir haben eine grosse Sammlung von Firmware-Bildern von Wireless Gateways analysiert, um herauszufinden, welche Arten von Schwachstellen es gibt. Warum Wireless Gateways? Weil sie an einem sweet spot für potenzielle Angriffe sitzen, mit Verbindungen zu vielen anderen Systemen und Geräten.

Die zentralen Forschungsfragen, die wir behandelt haben, umfassten:

1. Welcher Prozentsatz der Schwachstellen in Wireless Gateway-Firmware bezieht sich auf Speichersicherheit?
2. Wie effektiv sind Technologien zum Speicherschutz zur Verbesserung der Sicherheit?

#Ergebnisse der Firmware-Analyse

Wir haben 6.335 Firmware-Bilder durchforstet und uns auf eine Stichprobe von 502 konzentriert, um tiefer in die Schwachstellen einzutauchen. Was haben wir gefunden? Unglaubliche 17.341 Fälle von Schwachstellen in all diesen Beispielen. Ein grosser Teil stellte sich als speichersicherheitsbezogen heraus, was die Bedeutung dieses Themas unterstreicht.

Interessanterweise waren etwa 70 % der gefundenen Schwachstellen mit Speicherproblemen verknüpft. Die meisten davon stammten aus einer kleinen Anzahl von bekannten Softwarebibliotheken. Zu den häufigsten Schwachstellen gehörten:

1. CWE-125: Out-of-Bounds Read
2. CWE-119: Unzureichende Einschränkung von Operationen innerhalb der Grenzen des Speicherpuffers
3. CWE-416: Use After Free

Das zeigt, dass die meisten Bedrohungen im Bereich speicherbezogener Mängel liegen.

#Die Auswirkungen von Lösungen zum Speicherschutz

Als wir die Effektivität des Speicherschutzes untersuchten, fanden wir heraus, dass die Implementierung von SbD-Lösungen die Schwachstellen eindrucksvoll reduzieren könnte. Wir schätzten, dass der Einsatz dieser SbD-Technologien die Anzahl bekannter Schwachstellen um 74 % senken könnte. Stell dir vor, man geht von fast 10 signifikanten Problemen pro Gateway auf nur ein paar!

Diese Analyse zeigte auch, wie verschiedene SbD-Technologien abschnitten. Wir haben sie in deterministische, probabilistische und gemischte Ansätze kategorisiert:

• Deterministische Ansätze: Technologien wie CHERI und Rust bieten starken, zuverlässigen Speicherschutz.
• Probabilistische Ansätze: ARM-MTE bietet ein angemessenes Sicherheitsniveau, könnte aber einige Randfälle übersehen.
• Gemischte Ansätze: Die Kombination verschiedener Methoden kann zu einer ausgewogenen Lösung führen, die sowohl Sicherheit als auch Praktikabilität berücksichtigt.

#Fazit: Der Weg nach vorn

IoT transformiert Branchen, bringt aber neue Risiken mit sich, die nicht ignoriert werden können. Unsere Forschung hebt hervor, dass Speicheranfälligkeiten eine der Hauptursachen für Sicherheitsbedrohungen in Wireless Gateways sind. Angesichts ihrer Bedeutung ist es entscheidend, bessere Strategien zum Speicherschutz zu übernehmen, insbesondere in Bereichen wie Gesundheitswesen und Sicherheit.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass SbD-Lösungen die Sicherheit von Wireless Gateways erheblich verbessern können. Während der Übergang zu sichereren Technologien wie CHERI oder ARM-MTE einige Anstrengungen erfordern könnte, ist es die Investition wert.

Da die IoT-Landschaft weiter wächst, wird ein proaktiver Sicherheitsansatz entscheidend sein, um all diese vernetzten Geräte zu schützen. Schliesslich wollen wir nicht, dass unsere smarten Kühlschränke Krieg gegen unsere Heimnetzwerke führen!