За да се намеси в работата на пътнически самолет, на потенциален злоумишленик може да му е достатъчна само една минута в близост до фюзелажа и устройство с размерите на монета. Миниатюрната платка се свързва с външен конектор на Boeing 737, изпраща фалшиви команди към бордовите компютри и едновременно с това скрива промените от пилота.
Методът е разработен от специалисти от Калифорнийския университет в Сан Диего и Оберлинския колеж. Изследователите ще представят резултатите на конференцията USENIX Security. Подготовката на проекта отне повече от 10 години и наложи закупуването на авиационни компоненти на стойност десетки хиляди долари.
Идеята се роди след експерименти с проникване в автомобили. Членовете на екипа по-рано демонстрираха дистанционна намеса в системите на Chevrolet Impala чрез услугата OnStar, включително управление на кормилния механизъм и спирачките. Тези изследвания помогнаха да се промени подходът на автомобилните производители към сигурността, подтикнаха компаниите да стартират програми за възнаграждения за открити уязвимости и да привличат независими специалисти.
По-късно професорът от Калифорнийския университет Аарон Шулман проучи скимери, които престъпници монтират на платежните терминали на бензиностанциите. Тези миниатюрни устройства се свързват с вътрешната мрежа на оборудването и прихващат платежните данни. Изследователите решиха да проверят дали подобен принцип може да се приложи към вътрешната мрежа на самолетите.
Екипът не можеше да си позволи да купи цял Boeing 737, чиято цена варира между 100 и 135 милиона долара, затова специалистите години наред събираха употребявани части от самолета. Към 2019 година изследователите построиха изпитателния стенд „Тритон“ от свързани помежду си бордови компютри на Boeing 737. По време на пандемията оборудването беше пренесено в дома на един от участниците в проекта, където разработката продължи в една от спалните му.
Изследователят Сам Кроу проучи стотици страници с електрически схеми на Boeing и откри външен конектор (порт), свързан с една от вътрешните шини на самолета. Шината предава данни между два важни компонента: компютъра за управление на полета (Flight Management Computer) и многофункционалния контролен дисплей (Multipurpose Control Display Unit). Портът е покрит с капак без ключалка, а вътре е поставена обикновена прахозащитна капачка.
Достъпът до порта е възможен без специални инструменти за около 15 секунди. Монтирането на прототипа отнема по-малко от минута. Платката струва по-малко от 100 долара, размерите ѝ са малко по-големи от американска монета и се скрива напълно под защитната капачка. Изследователите не разкриват местоположението на конектора и отделни технически подробности за атаката.
След свързване платката изпраща електрически сигнали с по-голяма сила от стандартните команди на бордовото оборудване. Повишената сила на сигнала позволява да се измести истинският обмен на данни и да се предадат фалшиви инструкции на компютрите на самолета. Авторите нарекоха метода „Bus Driver“. Устройството е в състояние да променя точките по маршрута, заредени в автопилота, да подменя масата на самолета и температурата на външния въздух, както и да се намесва в изчисленията за излитане и запаса от гориво. Едновременно с това „Bus Driver“ въздейства върху мултифункционалния пулт и не показва внесените промени на основния екран на пилота.
Неверните данни за теглото или температурата могат да доведат до неправилно изчисление на скоростта на излитане. По този начин Boeing 737 рискува да не набере необходимата скорост до края на пистата. Промяната на маршрута може да отведе самолета във въздушното пространство на друга държава, да го насочи към планинска местност или постепенно да го отклони от курса над океана. Отклонение от само 3 градуса по време на дълъг полет може да доведе до сериозна навигационна грешка и недостиг на гориво далеч от местоназначението му.
Прототипът е оборудван и с Wi-Fi модул. След инсталирането му платката теоретично може да се свърже с бордовата безжична мрежа, да влезе в интернет и да приема команди от разстояние още по време на полета. За да започне атаката, злоумишленикът все пак ще се нуждае от физически достъп до самолета по време на престой или техническо обслужване. Най-реалистичният сценарий предполага участието на подготвен служител на летището, авиокомпанията или подизпълнител. Екипажът на самолета е в състояние да прекъсне почти всички описани атаки, като изключи автопилота и премине на ръчно управление. Правилните показания остават достъпни и на друг екран в пилотската кабина. Разликите между приборите обаче могат да объркат пилотите, а малка постепенна промяна в маршрута може дълго време да остане незабелязана.
Екипът е информирал Boeing за първите резултати през пролетта на 2020 година и е продължил да предоставя на компанията нова информация в продължение на няколко години. Изследователите демонстрираха атаката и върху тестово оборудване в лабораторията на Boeing. Компанията провери конструкцията на компонентите, начините на монтаж и интерфейсите, но оцени практическата опасност като ограничена, благодарение на няколкото нива на защита на самолетите и действащите правила за експлоатация. Boeing не е уведомила изследователите за техническо решение на проблема. Авторите допускат, че актуализирането на бордовите системи може да отнеме години, тъй като конструкцията на търговските самолети се променя рядко. В същото време специалистите не призовават да се прекратят полетите или да се изведат от експлоатация самолетите Boeing 737. Участниците в проекта редовно използват самолети от семейството 737 и планират да продължат полетите.
В научната работа са предложени няколко начина за защита. Най-простият вариант предвижда премахването на уязвимия конектор или запълването му с епоксидна смола.В бъдеще производителите могат да добавят софтуерно откриване на атаката „Bus Driver“, да засилят електрическата изолация на бордовите системи по примера на военната авиация и да въведат криптографска проверка на сигналите между компонентите. Авторите считат, че развитието на технологиите налага преразглеждане на моделите за заплахи за авиацията. Устройство с Wi-Fi, способно да предава команди към бордовите системи вече се побира под защитния капак на малък конектор.