Wenn Mikrowellen Amok laufen: Warum die Sicherheit eingebetteter Systeme die nächste große Herausforderung für Entwickler ist

Die Popkultur ist voll von Anspielungen auf abtrünnige KI, Roboter und Haushaltsgeräte, die sich gegen ihre menschlichen Besitzer wenden. Das ist zwar unterhaltsame Science-Fiction, doch da IoT und vernetzte Geräte in unserem Zuhause immer alltäglicher werden, sollte auch die Diskussion über Cybersicherheit und Schutz an Bedeutung gewinnen. Software umgibt uns überall, und man vergisst leicht, wie sehr wir uns auf Codezeilen verlassen, die all die cleveren Dinge ermöglichen, die uns so viel Innovation und Komfort bieten. Genau wie bei webbasierter Software, APIs und Mobilgeräten kann anfälliger Code in eingebetteten Systemen von Angreifern ausgenutzt werden, sobald er in freier Wildbahn entdeckt wird.

Auch wenn es unwahrscheinlich ist, dass eine Armee von Mikrowellen die Menschheit versklavt (obwohl der Tesla-Bot schon etwas besorgniserregend ist), sind böswillige Cyberangriffe durchaus möglich. Einige unserer Autos, Flugzeuge und medizinischen Geräte verlassen sich ebenfalls auf komplexe eingebettete Systemcodes, um wichtige Aufgaben zu erfüllen. Die Vorstellung, dass diese Objekte kompromittiert werden könnten, ist nicht nur alarmierend, sondern potenziell lebensgefährlich.

Wie bei jeder anderen Art von Software sind Entwickler die Ersten, die den Code berühren – direkt zu Beginn der Erstellungsphase. Und wie bei jeder anderen Software kann dies der Nährboden für heimtückische, weit verbreitete Schwachstellen sein, die unentdeckt bleiben könnten, bevor das Produkt live geht.

Entwickler sind keine Sicherheitsexperten, und kein Unternehmen sollte von ihnen erwarten, diese Rolle zu spielen. Sie können jedoch mit einem weitaus stärkeren Arsenal ausgestattet werden, um die für sie relevanten Bedrohungen anzugehen. Eingebettete Systeme – die typischerweise in C und C++ geschrieben sind – werden immer häufiger zum Einsatz kommen, da sich unsere technologischen Anforderungen ständig weiterentwickeln. Daher ist eine spezialisierte Sicherheitsschulung für Entwickler im Umgang mit den Werkzeugen in dieser Umgebung unerlässlich.

Explodierende Heißluftfritteusen, außer Kontrolle geratene Fahrzeuge… Sind wir leichte Beute?

Obwohl es einige Standards und Vorschriften für eine sichere Entwicklung gibt, um uns zu schützen, müssen wir weitaus präzisere und sinnvollere Fortschritte bei allen Arten der Softwaresicherheit machen. Es mag weit hergeholt erscheinen, an ein Problem zu denken, das durch das Hacken einer Heißluftfritteuse verursacht wird, aber es ist bereits passiert in Form eines Remote-Code-Execution-Angriffs (der es dem Angreifer ermöglichte, die Temperatur auf gefährliche Werte zu erhöhen), ebenso wie Schwachstellen, die zur Übernahme von Fahrzeugen führten.

Fahrzeuge sind besonders komplex, da sie über mehrere eingebettete Systeme an Bord verfügen, die jeweils Mikrofunktionen steuern – von automatischen Scheibenwischern bis hin zu Motor- und Bremsfunktionen. Verbunden mit einer ständig wachsenden Palette an Kommunikationstechnologien wie WLAN, Bluetooth und GPS stellt das vernetzte Fahrzeug eine komplexe digitale Infrastruktur dar, die mehreren Angriffsvektoren ausgesetzt ist. Und da bis 2023 weltweit 76,3 Millionen vernetzte Fahrzeuge auf den Straßen erwartet werden, ist das ein gewaltiges Fundament an Verteidigungsmaßnahmen, das für echte Sicherheit gelegt werden muss.

MISRA ist eine wichtige Organisation im Kampf gegen Bedrohungen in eingebetteten Systemen und hat Richtlinien entwickelt, um Codesicherheit, Schutz, Portabilität und Zuverlässigkeit in diesem Bereich zu fördern. Diese Richtlinien sind ein Leitstern für die Standards, die jedes Unternehmen bei seinen Projekten für eingebettete Systeme anstreben muss.

Um jedoch Code zu erstellen und auszuführen, der diesem Goldstandard entspricht, braucht es Ingenieure für eingebettete Systeme, die sicher im Umgang mit den Werkzeugen sind – und zudem ein Bewusstsein für Sicherheit haben.

Warum ist die Weiterbildung im Bereich der Sicherheit eingebetteter Systeme so speziell?

Die Programmiersprachen C und C++ sind nach heutigen Maßstäben zwar betagt, werden aber nach wie vor häufig verwendet. Sie bilden den funktionierenden Kern der Codebasis eingebetteter Systeme, und Embedded C/C++ genießt ein glänzendes, modernes Dasein in der Welt der vernetzten Geräte.

Obwohl diese Sprachen recht alte Wurzeln haben – und bei häufigen Problemen wie Injektionsfehlern und Pufferüberläufen ähnliche Schwachstellen aufweisen –, müssen Entwickler, um Sicherheitslücken in eingebetteten Systemen wirklich erfolgreich zu mindern, praktisch mit Code arbeiten, der ihre Arbeitsumgebung nachahmt. Ein allgemeines C-Training zu allgemeinen Sicherheitspraktiken ist einfach nicht so effektiv und einprägsam, als wenn man zusätzliche Zeit und Sorgfalt in einen Embedded-C-Kontext investiert.

Da in einem modernen Fahrzeug zwischen einem Dutzend und über hundert eingebettete Systeme verbaut sind, ist es zwingend erforderlich, dass Entwickler eine präzise Schulung erhalten, worauf sie achten müssen und wie sie Fehler direkt in der IDE beheben können.
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Der Schutz eingebetteter Systeme von Grund auf ist die Verantwortung aller

In vielen Unternehmen herrscht der Status quo, dass die Entwicklungsgeschwindigkeit Vorrang vor der Sicherheit hat, zumindest wenn es um die Verantwortung der Entwickler geht. Sie werden selten nach ihrer Fähigkeit bewertet, sicheren Code zu produzieren, während die schnelle Entwicklung großartiger Funktionen als Goldstandard gilt. Die Nachfrage nach Software wird nur noch steigen, aber diese Kultur hat uns in einen aussichtslosen Kampf gegen Schwachstellen und die daraus resultierenden Cyberangriffe geführt.

Wenn Entwickler nicht geschult sind, ist das nicht ihre Schuld. Es ist eine Lücke, die jemand aus dem AppSec-Team schließen muss, indem er die richtigen, zugänglichen (und messbaren) Weiterbildungsprogramme für die gesamte Entwickler-Community empfiehlt. Gleich zu Beginn eines Softwareentwicklungsprojekts muss Sicherheit eine der wichtigsten Überlegungen sein, wobei jeder – insbesondere die Entwickler – das bekommt, was er braucht, um seinen Teil beizutragen.

Praktische Erfahrung mit Sicherheitsproblemen in eingebetteten Systemen

Pufferüberläufe, Injektionsfehler und Logikfehler sind häufige Fallstricke bei der Entwicklung eingebetteter Systeme. Wenn sie tief in einem Labyrinth von Mikrocontrollern in einem einzigen Fahrzeug oder Gerät verborgen sind, kann dies aus Sicherheitssicht eine Katastrophe bedeuten.

Pufferüberläufe sind besonders verbreitet. Wenn Sie einen tieferen Einblick erhalten möchten, wie sie dazu beigetragen haben, die bereits erwähnte Heißluftfritteuse zu kompromittieren (was eine Remote-Code-Ausführung ermöglichte), lesen Sie diesen Bericht zu CVE-2020-28592.

Jetzt ist es an der Zeit, eine Buffer-Overflow-Schwachstelle in echtem eingebettetem C/C++-Code praktisch zu untersuchen. Spielen Sie diese Challenge und finden Sie heraus, ob Sie die fehlerhaften Codierungsmuster, die zu diesem tückischen Bug führen, lokalisieren, identifizieren und beheben können:
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