テンペスト（コードネーム）

TEMPEST（スプリアス送信の放射から保護された通信電子機器材料^[1]）は、米国国家安全保障局の仕様であり、NATOの認証^{[2] [3]}であり、意図しない無線または電気信号、音、振動などの放射を漏らすことによって情報システムをスパイすることを指します。^{[4] [5]} TEMPESTは、他者をスパイする方法と、そのようなスパイから機器を保護する方法の両方をカバーしています。保護対策は、通信セキュリティ（COMSEC）のサブセットである放射セキュリティ（EMSEC）としても知られています。^{[6]受信方法は、}無線周波数MASINTの傘下にあります。

NSA がコンピュータの電波をスパイする方法は機密扱いですが、保護基準の一部は NSA または国防総省によって公開されています。^[7]スパイ行為から機器を保護するには、距離、シールド、フィルタリング、マスキングが必要です。^[8] TEMPEST 基準では、機器と壁の距離、建物や機器のシールドの量、機密扱いの資料と非機密扱いの資料を運ぶ配線の距離、^[7]ケーブルのフィルタ、さらには配線や機器と建物の配管との距離とシールドなどの要素が義務付けられています。ノイズは、実際のデータをマスクすることで情報を保護することもあります。^[8]

TEMPEST の多くは電磁放射の漏洩に関するものですが、音や機械的振動も対象としています。^[7]たとえば、スマートフォンに内蔵されたモーションセンサーを使用して、ユーザーのキー入力を記録することができます。^{[9]侵害的な放射とは、意図しない}諜報信号として定義され、傍受され分析された場合 (サイドチャネル攻撃)、あらゆる情報処理機器によって送信、受信、処理、またはその他の方法で処理された情報が漏洩する可能性があります。^[10]

第二次世界大戦中、ベルシステムは米軍に131-B2ミキサー装置を供給した。これはテレタイプ信号を、ワンタイムテープ（SIGTOTシステム）や、それ以前にはSIGCUMと呼ばれるローターベースのキー生成器からのキー素材とXOR演算することで暗号化するもので、動作には電気機械式リレーが使用されていた。後にベルは通信部隊に、ミキサーから離れた場所から電磁スパイクを検出し、平文を復元できたことを報告した。研究室で発見した現象が本当に危険かどうか懐疑的な見方もあったが、彼らはロウアー・マンハッタンのヴァリック・ストリートにある通信部隊の暗号センターから平文を復元できることを実証した。警戒した通信部隊はベルにさらに調査するよう依頼した。ベルは放射信号、施設から伸びる電線に伝導される信号、磁場という3つの問題領域を特定した。彼らは可能な解決策として、シールド、フィルタリング、マスキングを提案した。

ベルは、シールドとフィルタリングを備えた改良型ミキサー 131-A1 を開発したが、維持が難しく、配備するには費用がかかりすぎた。代わりに、関係する指揮官にこの問題が警告され、秘密の傍受を防ぐために通信センターの周囲 100 フィート (30 メートル) のゾーンを管理するよう勧告され、事態はそのまま放置された。その後、1951 年に CIA は 131-B2 ミキサーの問題を再発見し、4 分の 1 マイル離れた場所から暗号化された信号を伝送する回線から平文を復元できることを発見した。信号線と電力線用のフィルターが開発され、推奨される管理境界半径は、技術的な基準よりも指揮官に期待される成果に基づいて 200 フィート (61 メートル) に拡大された。

その後、システムの評価と可能な解決策の開発という長いプロセスが続きました。ローターが動くと電力線が変動するなど、他の悪影響も発見されました。電気機械式暗号化システムのノイズを利用するという問題は 1940 年代後半に提起されましたが、現在では潜在的な脅威として再評価されています。音響放射によって平文を解読することはできますが、それはピックアップ装置が音源に近い場合に限られます。とはいえ、平凡なマイクでも十分です。部屋の防音対策により反射がなくなり、レコーダーにきれいな信号が送られるため、問題はさらに悪化しました。

1956 年、海軍研究所は、はるかに低い電圧と電流で動作し、したがってはるかに少ない放射しか発生しない、より優れたミキサーを開発した。これは、新しい NSA 暗号化システムに組み込まれた。しかし、多くのユーザーは、より遠くにあるテレプリンターを駆動するため、または複数のテレプリンターが接続されている場所でより高い信号レベルを必要としたため、新しい暗号化デバイスには、信号をより高い強度に戻すオプションが含まれていた。NSA は、フィルタリング、シールド、接地、および物理的な分離によって、機密性の高い通信経路を分離するための技術と仕様の開発を開始した。これらの分離は、機密性の高いプレーン テキストを伝送する回線と、機密性のないデータのみを伝送することを目的とした回線 (後者は、多くの場合、安全な環境の外にまで延びている) を分離することで行われた。この分離の取り組みは、Red/Black Conceptとして知られるようになった。1958 年の共同ポリシー NAG-1 では、50 フィート (15 メートル) の制御制限に基づいて、機器と設備の放射線基準が設定された。また、TEMPEST 問題のさまざまな側面の分類レベルも指定された。このポリシーは、翌年、カナダと英国で採用された。海軍、陸軍、空軍、NSA、CIA、国務省の 6 つの組織が、その実施に向けて主に努力することになっていた。

すぐに困難が生じた。諜報データの処理にはコンピュータ化が重要になってきており、コンピュータとその周辺機器を評価する必要があったが、その多くで脆弱性が明らかになった。当時人気のあったI/OタイプライターであるFriden Flexowriterは、最も強力な放射体の一つであることが判明し、フィールドテストでは最長3,200フィート（0.98 km）の距離から読み取り可能だった。米国通信保安委員会（USCSB）は、Flexowriterポリシーを作成し、機密情報への海外での使用を禁止し、米国内での使用を機密レベルに制限し、さらに400フィート（120 m）のセキュリティゾーン内でのみに制限したが、ユーザーはこのポリシーを煩わしく非現実的だと感じた。後に、NSAは、強力な放射体である ブラウン管ディスプレイ（CRT ）の導入でも同様の問題を発見した。

政策勧告から、より厳格に施行される TEMPEST 規則に移行するには、数年を要しました。その結果、22 の個別の機関の調整により、指令 5200.19 が制定され、 1964 年 12 月にロバート マクナマラ国防長官によって署名されましたが、完全に実施されるまでにはまだ数か月かかりました。NSA による正式な実施は、1966 年 6 月に発効しました。

一方、海外の米国施設（ほとんどが鉄のカーテンの向こう側）で約 900 個のマイクが発見され、音響放射の問題はさらに深刻になった。その対策として、部屋の中に部屋があるような囲いが作られ、中には透明なものもあり、「金魚鉢」というあだ名が付けられた。その他のユニット^[要説明]は、電子放射を封じ込めるために完全に遮蔽されていた^[要説明]が、内部で作業することになっている職員には不評で、彼らはその囲いを「肉のロッカー」と呼び、ドアが開けっ放しになっていることもあった。それでも、モスクワの大使館など重要な場所にはマイクが設置され、大使館には 2 台が設置された。1 台は国務省用、もう 1 台は武官用だった。NSA の鍵生成装置用に 1 台設置されたユニットの費用は 134,000 ドルだった。

TEMPEST 規格は 1970 年代以降も進化を続け、新しいテスト方法や、特定の場所や状況におけるリスクを考慮したより微妙なガイドラインが生まれました。^{[11] : 第 1 巻、第 10 章}80 年代には、セキュリティ ニーズはしばしば抵抗に遭いました。NSA の David G. Boak によると、「厳格な技術基準が金銭と時間の都合で削減されるという、今日でも私たちの周りで耳にする話の中には、エニグマ暗号機を所有していた傲慢な第三帝国を恐ろしく思い起こさせるものがあります。」^{: 同書、 19 ページ}

TEMPEST規格の詳細の多くは機密扱いとなっているが、いくつかの要素は公開されている。現在の米国およびNATOのTempest規格では、3つのレベルの保護要件が定義されている。^[12]

• NATO SDIP-27 レベル A (旧 AMSG 720B) および米国 NSTISSAM レベル I

「汚染放出実験室試験基準」

これは、攻撃者がほぼ即座にアクセスできると想定されるNATO ゾーン 0環境で操作されるデバイスに対する最も厳しい標準です(例: 隣の部屋、1 メートル、3 フィートの距離)。

• NATO SDIP-27 レベル B (旧 AMSG 788A) および米国 NSTISSAM レベル II

「保護施設設備の実験室試験基準」

これは、 NATO ゾーン 1環境で運用されるデバイスに対する若干緩和された標準であり、攻撃者が約 20 メートル (65 フィート) 以内に近づくことができないと想定されています (または、建物の材料によって、この距離の自由空間減衰と同等の減衰が保証されている場合)。

• NATO SDIP-27 レベル C (旧 AMSG 784) および米国 NSTISSAM レベル III

「戦術移動装置/システムの実験室試験規格」

NATO ゾーン 2環境で動作するデバイスについては、さらに緩和された標準であり、攻撃者は 100 メートル (300 フィート) 相当の自由空間減衰 (または建材による同等の減衰) に対処する必要があります。

追加の標準には以下が含まれます。

• NATO SDIP-29 (旧AMSG 719G)

「機密情報処理用電気機器の設置」

この規格は、接地やケーブル距離などの設置要件を定義します。

• AMSG799B

「NATO ゾーニング手順」

減衰測定手順を定義します。これにより、セキュリティ境界内の個々の部屋をゾーン 0、ゾーン 1、ゾーン 2、またはゾーン 3 に分類し、これらの部屋で秘密データを処理する機器に必要なシールド テスト標準を決定します。

NSAと国防総省は情報公開法に基づく要請を受けてTEMPESTの一部の要素を機密解除したが、文書では多くの重要な値と説明が黒塗りされている。TEMPEST試験規格の機密解除版は大幅に編集されており、放射限度と試験手順は黒塗りされている。^{[要出典] [13]} 2000年12月には、入門用TempestハンドブックNACSIM 5000の編集版が公開された。さらに、現在のNATO規格SDIP-27（2006年以前はAMSG 720B、AMSG 788A、AMSG 784として知られていた）は依然として機密扱いである。

それにもかかわらず、機密解除された文書の中には、TEMPEST 規格で要求されるシールドに関する情報が記載されているものもあります。たとえば、ミリタリー ハンドブック 1195 には、さまざまな周波数での電磁シールド要件を示す右の表が含まれています。機密解除されたシールド エンクロージャの NSA 仕様では、同様のシールド値が提供されており、「1 kHz から 10 GHz までの挿入損失が最低 100 dB」である必要があります。^[14]現在の要件の多くは依然として機密であるため、この 100 dB シールド要件と新しいゾーンベースのシールド規格との相関関係は公開されていません。

さらに、多くの分離距離要件やその他の要素は、機密解除されたNSAの赤黒設置ガイドライン、NSTISSAM TEMPEST/2-95で規定されています。^[15]

いくつかの NATO 諸国の情報セキュリティ機関は、認定されたテスト ラボとこれらのテストに合格した機器のリストを公開しています。

• カナダ：カナダ産業TEMPESTプログラム^[16]
• ドイツ：BSIドイツゾーン製品リスト^[17]
• 英国：英国CESG情報セキュリティ保証製品ディレクトリ、セクション12 ^[18]
• 米国：NSA TEMPEST認証プログラム^[19]

アメリカ陸軍も、アリゾナ州フォートフアチューカにある米陸軍電子試験場の一部として、TEMPEST 試験施設を保有しています。他の NATO 諸国にも同様の施設とリストが存在します。

TEMPEST 認証は、個々のコンポーネントだけでなく、システム全体に適用する必要があります。これは、シールドされていない単一のコンポーネント (ケーブルやデバイスなど) を、それ以外の点では安全なシステムに接続すると、システムの RF 特性が大幅に変化する可能性があるためです。

TEMPEST 規格では、「RED/BLACK分離」、つまり、暗号化されていない平文の機密情報や機密情報 (RED) を扱う回路や機器と、暗号化された信号を運ぶものも含むセキュリティ保護された回路や機器 (BLACK) との間に距離を保つかシールドを設置することが求められています。TEMPEST 認定機器の製造は、追加のユニットがテストされたユニットとまったく同じになるように、慎重な品質管理の下で行う必要があります。1 本の配線を変更するだけでも、テストが無効になる可能性があります。^{[引用が必要]}

TEMPEST テストがスプリアス放射の制限( FCC Part 15など)と異なる点の 1 つは、放射エネルギーまたは検出可能な放射と、処理されるプレーンテキスト データとの間の絶対的な最小相関関係が要求される点です。

1985 年、ヴィム・ファン・エックは、コンピューター モニターから発せられる電磁波のセキュリティ リスクに関する初の非機密技術分析を発表しました。この論文は、セキュリティ コミュニティに多少の動揺を引き起こしました。それまで、そのような監視は政府だけが実行できる非常に高度な攻撃であると信じられていたからです。ファン・エックは、わずか 15 ドル相当の機器とテレビを使用して、数百メートルの範囲で実際のシステムを盗聴することに成功しました。

この研究の結果、このような放射は「ファン・エック放射」と呼ばれることもあり、盗聴技術はファン・エック・フリーキングと呼ばれるが、政府の研究者はすでにその危険性を認識しており、ベル研究所は第二次世界大戦中にこの脆弱性がテレタイプ通信のセキュリティに影響を及ぼすことに気付き、安全な施設で処理されている平文の75%を80フィート（24メートル）の距離から生成することができた^[20]。さらに、NSAは1982年2月1日にテンペストの基礎、NSA-82-89、NACSIM 5000、国家安全保障局（機密）を公開した。さらに、ファン・エック技術は1950年代の朝鮮戦争中に韓国で非TEMPEST職員に実証された。^[21]

Markus Kuhn は、コンピュータディスプレイからの放射が遠隔監視される可能性を減らすためのいくつかの低コストの手法を発見しました。^[22] CRT ディスプレイとアナログビデオケーブルでは、フォントをコンピュータ画面にレンダリングする前に高周波成分をフィルタリングすると、テキスト文字がブロードキャストされるエネルギーが減衰します。 ^{[23] [24]}最新のフラットパネルディスプレイでは、グラフィックスコントローラからの高速デジタルシリアルインターフェイス( DVI ) ケーブルが放射を危険にさらす主な原因です。ピクセル値の最下位ビットにランダムノイズを追加すると、フラットパネルディスプレイからの放射を盗聴者が理解できないようにすることができますが、安全な方法ではありません。 DVI は、0 ビットと 1 ビットのバランスのとれた信号を転送しようとする特定のビットコード方式を使用するため、色や強度が大きく異なる 2 つのピクセルの色の間に大きな違いがない場合があります。ピクセルの色の最後のビットを変更するだけでも、放射が大幅に異なる可能性があります。盗聴者が受信する信号は、放射が検出された周波数にも依存します。信号は一度に多くの周波数で受信され、各周波数の信号は画面上の特定の色に関連するコントラストと明るさが異なります。通常、ノイズで RED 信号を消す手法は、ノイズのパワーが盗聴者の受信機を飽和状態に追い込み、受信機の入力を圧倒するほどでない限り、効果がありません。

コンピュータ機器のLEDインジケータは、危険な光放射源となる可能性がある。^{[25]そのような技術の1つは、}ダイヤルアップモデムのライトを監視することである。ほとんどすべてのモデムは、アクティビティを示すためにLEDを点滅させ、その点滅はデータラインから直接取得されるのが一般的である。そのため、高速光学システムでは、回線を通じて送信されるデータの点滅の変化を簡単に見ることができる。

最近の研究^[26]によると、ワイヤレス（無線）キーボードだけでなく、従来の有線キーボード（たとえば PS/2 キーボードには、キーが押されると一定量の無線周波数エネルギーを放射するマイクロプロセッサが内蔵されている）やラップトップ キーボードからも、キーが押されたときに発生する放射を検出できることがわかっている。1970 年代以降、ソ連は米国大使館のIBM Selectricタイプライターに盗聴器を仕掛け、磁石の付いたベイルのキー押下による機械的動きを埋め込み式磁気計で検出し、隠された電子機器でデジタル無線周波数信号に変換した。8 文字の送信ごとに、ソ連はモスクワとレニングラードの米国施設で入力中の機密文書にアクセスできた。^[27]

2014年に研究者らは、FM周波数信号を使用して隔離されたコンピュータから近くの携帯電話にデータを流出させる可能性を示す分岐攻撃パターン「AirHopper」を導入した。^[28]

2015年、熱操作を用いたエアギャップコンピュータ間の秘密信号チャネル「BitWhisper」が導入されました。「BitWhisper」は双方向通信をサポートし、追加の専用周辺ハードウェアを必要としません。^[29] 2015年後半、研究者は、セルラー周波数を介してエアギャップコンピュータからデータを盗み出す方法であるGSMemを導入しました。標準の内部バスによって生成される送信により、コンピュータは小さなセルラー送信アンテナになります。^[30] 2018年2月、低周波磁場を使用してファラデーケージのエアギャップコンピュータから機密データを逃がす方法を説明する研究が発表されました。コードネーム「ODINI」のマルウェアは、CPUコアの負荷を調整することで、感染したコンピュータから放出される低周波磁場を制御できます。^[31]

2018年、ACMとBlack HatでEurecomの研究者らが「スクリーミングチャネル」という種類のサイドチャネル攻撃を紹介した。 ^[32]この種の攻撃は、無線送信機を備えたミックスドシグナルチップ（同じシリコンダイ上にアナログ回路とデジタル回路を含む）を標的とする。接続されたオブジェクトによく見られるこのアーキテクチャの結果、チップのデジタル部分から計算に関するメタデータの一部がアナログ部分に漏れ、その結果、メタデータの漏れが無線送信のノイズにエンコードされる。信号処理技術のおかげで、研究者らは通信中に使用された暗号鍵を抽出し、コンテンツを復号化することができた。この攻撃クラスは、著者らによると、政府の諜報機関によってすでに何年も前から知られているとされている。

• テレビシリーズ「Numb3rs 」のシーズン 1 のエピソード「Sacrifice」では、高利得アンテナに接続されたワイヤがコンピューター モニターからの「読み取り」に使用されました。
• テレビシリーズ『スパイ大作戦』シーズン 4 のエピソード「スティング」では、ネットワーク接続のないコンピューターから情報を読み取ろうとする失敗した試みが説明されています。
• ニール・スティーブンソンの小説『クリプトノミコン』では、登場人物がヴァン・エック・フリーキングを使って、隣の部屋にあるコンピューターのモニターから情報を読み取っています。
• テレビシリーズ『エージェント・オブ・シールド』シーズン 1 のエピソード「Ragtag」では、UHF スペクトルでデジタル署名を探すためにオフィスがスキャンされます。
• ビデオゲーム「トム・クランシー スプリンターセル: カオス・セオリー」では、最終ミッションの一部に、TEMPEST で強化された作戦室での会議をスパイすることが含まれています。スプリンターセルシリーズ全体を通じて、レーザー マイクも使用されています。
• ビデオゲーム「レインボーシックス シージ」では、オペレーターのミュートが TEMPEST 仕様の経験を持っています。彼は当初、機密会議で隠されたマイクが送信しないようにするために信号遮断装置を設計し、それを戦闘用に改造して、突破爆弾などの遠隔起動装置を妨害できるようにしました。
• チャールズ・ストロスの小説シリーズ『ランドリー・ファイルズ』では、ジェームズ・アングルトン（極秘諜報機関の高官）という登場人物が、常にタイプライターやメメックスなどのローテク機器を使ってテンペスト（建物がテンペストシールドされているにもかかわらず）から身を守ろうとしている。^[33]

• エアギャップ（ネットワーク） - エアギャップはTEMPESTのような技術によって突破される可能性がある^[34]
• コンピュータとネットワークの監視
• コンピュータセキュリティ
• ミリタリースタンダード461