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TEMPEST は、米国国家安全保障局の仕様およびNATO認証に基づくコードネームであり[ 1 ] [ 2 ]、意図しない無線信号や電気信号、音、振動などの漏洩する放射物を介して情報システムをスパイすることを指します。[ 3 ] [ 4 ] 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網羅しています。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。[ 5 ]受信方法は、無線周波数 MASINTの傘下にあります。
NSAによるコンピュータの電波傍受方法は機密扱いだが、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る。[ 6 ]スパイ行為から機器を保護するには、距離、遮蔽、フィルタリング、マスキングが用いられる。[ 7 ] TEMPEST基準では、壁からの機器の距離、建物や機器の遮蔽量、機密情報と非機密情報を伝送する電線間の距離、[ 6 ]ケーブルのフィルタ、さらには電線や機器と建物の配管間の距離や遮蔽といった要素が規定されている。ノイズも実際のデータをマスキングすることで情報を保護することができる。[ 7 ]
TEMPEST の多くは電磁波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。[ 6 ]例えば、スマートフォンのモーションセンサーを使用してユーザーのキーストロークを記録することが可能です。[ 8 ]漏洩する放射とは、意図せず情報を含む信号であり、傍受および分析（サイドチャネル攻撃）されると、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。[ 9 ]
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。この装置は、テレプリンタ信号をワンタイムテープ（SIGTOTシステム）の鍵素材とXOR演算することで暗号化するか、それ以前にはSIGCUMと呼ばれるローター式鍵生成器を使用していた。この装置は動作に電気機械式リレーを使用していた。その後、ベルは通信隊に対し、ミキサーから離れた場所で電磁スパイクを検出し、平文を復元できることを伝えた。研究所で発見した現象が本当に危険なのかどうかについて懐疑的な意見があったため、ベルはロウアーマンハッタンのヴァリック通りにある通信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。警戒した通信隊はベルにさらなる調査を依頼した。ベルは、放射信号、施設から伸びる電線で伝導される信号、磁場の3つの問題点を特定した。解決策として、遮蔽、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、維持管理が難しく、導入費用も高額であることが判明した。代わりに、関係する指揮官に問題が警告され、通信センターの周囲100フィート（30メートル）の範囲を秘密裏の傍受を防ぐために管理するよう助言され、事態はそこで止まった。その後、1951年にCIAは131-B2ミキサーの問題を再発見し、暗号化された信号を伝送する回線から4分の1マイル離れた場所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が開発され、推奨される管理範囲の半径は200フィート（61メートル）に拡張されたが、これは技術的な基準よりも指揮官が達成できることを期待してのことだった。
システムの評価と解決策の開発という長いプロセスが続いた。ローターの回転に伴う電力線の変動など、他にも悪影響が発見された。電気機械式暗号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ていたが、今回、潜在的な脅威として再評価された。音響放射によって平文が解読される可能性があったが、それはピックアップ装置が音源に近い場合に限られる。とはいえ、性能の低いマイクでも十分だった。部屋を防音すると、反射音が除去され、録音機への信号がよりクリーンになるため、問題はさらに悪化した。
1956年、海軍研究所は、より低い電圧と電流で動作し、したがって放射量が大幅に少ない、より優れたミキサーを開発しました。これは、NSAの新しい暗号化システムに組み込まれました。しかし、多くのユーザーは、より遠距離のテレプリンターを駆動したり、複数のテレプリンターが接続されている場合には、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切り替えるオプションが含まれていました。NSAは、フィルタリング、シールド、接地、および物理的分離によって、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ました。機密性の高い平文を伝送する回線と、機密性の低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伸びています）を分離しました。この分離の取り組みは、レッド/ブラックコンセプトとして知られるようになりました。1958年のNAG-1と呼ばれる共同政策は、50フィート（15メートル）の制御限界に基づいて、機器と設備の放射線基準を設定しました。また、TEMPEST問題のさまざまな側面の分類レベルも規定しました。この政策は、翌年、カナダと英国によって採用されました。海軍、陸軍、空軍、NSA（国家安全保障局）、CIA（中央情報局）、国務省の6つの組織が、その実施に向けた取り組みの大部分を担うことになっていた。
すぐに問題が浮上した。諜報データの処理においてコンピュータ化が重要になりつつあり、コンピュータとその周辺機器を評価する必要が生じたが、その多くに脆弱性が明らかになった。当時人気のあった入出力タイプライターであるFriden Flexowriterは、最も強力な放射源の一つであることが判明し、実地試験では最大3,200フィート（0.98km ）の距離からでも読み取ることができた。米国通信保安委員会（USCSB）はFlexowriterに関する方針を策定し、機密情報で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限定し、しかも400フィート（120m ）のセキュリティゾーン内でのみ許可したが、利用者はこの方針を煩雑で非現実的だと感じた。その後、NSAは、同様に強力な放射源である陰極線管ディスプレイ（CRT）の導入でも同様の問題が発生した。
政策提言から、より厳格に施行されるTEMPEST規則への移行には数年を要した。その結果として、22の機関と連携して策定された指令5200.19は、 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たが、完全な実施には数ヶ月を要した。NSAによる正式な実施は1966年6月に発効した。
一方、音響放射の問題は、鉄のカーテンの向こう側にある米国の海外施設で約900個のマイクロホンが発見されたことで、より深刻になった。対策として、部屋の中に部屋があるような構造の囲いが作られ、中には透明なものもあり、「金魚鉢」というあだ名で呼ばれた。他のユニットは電子放射を封じ込めるために完全に遮蔽されていたが、内部で働くはずの職員には不評で、囲いを「肉の冷凍庫」と呼び、時にはドアを開けっ放しにすることもあった。それでも、モスクワの大使館など重要な場所には設置され、大使館には2つ設置された。1つは国務省用、もう1つは駐在武官用だった。NSAの鍵生成装置に設置されたユニットは13万4000ドルかかった。
TEMPEST規格は1970年代以降も進化を続け、より新しい試験方法や、特定の場所や状況におけるリスクを考慮したより詳細なガイドラインが導入された。[ 10 ]：第1巻、第10章80年代には、セキュリティ上のニーズはしばしば抵抗に遭った。NSAのデイビッド・G・ボークによれば、「金銭と時間の都合で厳格な技術基準が削ぎ落とされる際に、今日でも我々の仲間内で耳にするものの中には、エニグマ暗号機を擁する傲慢な第三帝国を恐ろしいほど彷彿とさせるものがある」。：同書、 19ページ
1984年、ゼニス・データ・システムズは、米国軍にTEMPESTコンピュータを供給する1億ドルの契約を獲得した。[ 11 ]
TEMPEST規格の多くの詳細は機密扱いだが、一部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 ]
その他の基準には以下が含まれます。
NSAと国防総省は情報公開法の要請を受けて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。機密解除されたTEMPEST試験基準は大幅に編集されており、放出制限と試験手順が黒塗りされている。[ 13 ] TEMPEST入門ハンドブックNACSIM 5000の編集版は2000年12月に公開された。さらに、現在のNATO標準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がある。例えば、軍事ハンドブック1195には、異なる周波数での電磁シールド要件を示す右のチャートが含まれている。シールドされた筐体に関するNSAの機密解除された仕様書には、同様のシールド値が示されており、「1 kHzから10 GHzまでの最小挿入損失100 dB」が要求されている。[ 14 ]現在の要件の多くはまだ機密扱いであるため、この100 dBの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一般には入手できない 。
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の赤黒設置ガイダンスNSTISSAM TEMPEST/2-95によって規定されている。[ 15 ]
NATO加盟国の情報セキュリティ機関は、認定された試験機関のリストと、これらの試験に合格した機器のリストを公開している。
アメリカ陸軍も、アリゾナ州フォート・ワチュカにあるアメリカ陸軍電子試験場の一部として、TEMPEST試験施設を保有している。同様の施設やリストは、他のNATO加盟国にも存在する。
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される必要があります。なぜなら、ケーブルやデバイスなどのシールドされていないコンポーネントを、本来は安全なシステムに接続すると、システムのRF特性が劇的に変化する可能性があるからです。
TEMPEST規格では、「赤/黒分離」が求められています。つまり、暗号化されていない平文の機密情報や機密情報を扱う回路や機器（赤）と、暗号化された信号を伝送する回路や機器（黒）との間に、一定の距離を保つか、シールドを設置する必要があります。TEMPEST認定機器の製造は、試験済みの機器と全く同じように製造されるよう、厳格な品質管理の下で行われなければなりません。配線を1本変更するだけでも、試験結果が無効になる可能性があります。
TEMPESTテストの特徴の一つは、不要な放射の制限（例えばFCCパート15 ）とは異なり、放射エネルギーまたは検出可能な放射と処理中の平文データとの間に絶対的に最小限の相関関係が求められる点です。
1985年、ウィム・ファン・エックは、コンピュータモニターからの電磁波によるセキュリティリスクに関する、機密指定されていない初の技術分析を発表した。この論文は、それまでそのような監視は政府機関のみが利用できる高度な攻撃手段だと考えていたセキュリティ業界に衝撃を与えた。ファン・エックは、わずか15ドル相当の機器とテレビを使って、数百メートル離れた実際のシステムを盗聴することに成功した。
この研究の結果、このような放射は「ヴァン・エック放射」と呼ばれることもあり、盗聴技術はヴァン・エック・フリーキングと呼ばれているが、政府の研究者たちはすでに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安全なテレプリンター通信に対するこの脆弱性に気づき、 80フィート（24メートル）の距離から安全な施設で処理されている平文の75%を生成することができた。[ 20 ]さらに、NSAは1982年2月1日にTempest Fundamentals、NSA-82-89、NACSIM 5000、国家安全保障局（機密）を公開した。また、ヴァン・エック技術は1950年代の朝鮮戦争中に韓国でTEMPEST以外の職員に対して実証された。[ 21 ]
Markus Kuhn は、コンピュータ ディスプレイからの放射が遠隔で監視される可能性を低減するための低コストの技術をいくつか発見しました。[ 22 ] CRT ディスプレイとアナログビデオ ケーブルでは、コンピュータ画面にレンダリングする前にフォントから高周波成分をフィルタリングすることで、テキスト 文字がブロードキャストされるエネルギーを減衰させることができます。[ 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 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、漏洩の原因となる放射の主な発生源です。ピクセル値の最下位ビットにランダムノイズを加えると、フラット パネル ディスプレイからの放射が盗聴者にとって理解不能になる可能性がありますが、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取れた信号を伝送しようとする特定のビット コード スキームを使用するため、色や強度が大きく異なる 2 つのピクセルの色の間には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だけが変更された場合でも、放射は大きく異なる可能性があります。盗聴者が受信する信号は、放射が検出される周波数にも依存します。信号は複数の周波数で同時に受信される可能性があり、各周波数の信号は、画面上の特定の色に関連してコントラストと明るさが異なります。通常、ノイズで赤色信号を覆い隠す手法は、ノイズのパワーが盗聴者の受信機を飽和状態にして受信機の入力を圧倒するのに十分なものでない限り、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、有害な光放射の発生源となる可能性がある。[ 25 ]そのような手法の一つに、ダイヤルアップモデムのライトを監視する方法がある。ほとんどすべてのモデムは、動作状況を示すためにLEDを点滅させており、その点滅はデータ回線から直接取得されるのが一般的である。そのため、高速な光システムであれば、回線を介して送信されるデータによるちらつきの変化を容易に検出できる。
最近の研究[ 26 ]では、無線（ラジオ）キーボードだけでなく、従来の有線キーボード（例えばPS/2キーボードには、キーを押すとある程度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）やラップトップのキーボードからも、キー押下イベントに対応する放射線を検出できることが示されている。1970年代以降、ソ連は米国大使館のIBMセレクトリックタイプライターを盗聴し、磁石が取り付けられたベイルのキー押下による機械的動きを埋め込み型磁力計で検出し、隠された電子機器を介して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、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漏洩させる可能性を示す分岐攻撃パターン「AirHopper」を発表した。[ 28 ]
2015年に、「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」である「BitWhisper」が発表されました。BitWhisperは双方向通信をサポートし、追加の専用周辺機器は不要です。[ 29 ] 2015年後半には、研究者らは、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漏洩させる方法であるGSMemを発表しました。標準的な内部バスによって生成される送信により、コンピュータは小型のセルラー送信アンテナになります。[ 30 ] 2018年2月には、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る「ODINI」というコードネームのマルウェアを使用して、ファラデーケージで囲まれたエアギャップコンピュータから機密データを漏洩させる方法を説明した研究が発表されました。[ 31 ]
2018 年、 ACMとBlack HatでEurecom の研究者らが「screaming channels」と名付けたサイドチャネル攻撃の一種が発表されました。 [ 32 ]この種の攻撃は、無線送信機を備えた、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混合信号チップを標的とします。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が計算に関するメタデータの一部をアナログ部分に漏洩し、その結果、メタデータの漏洩が無線送信のノイズにエンコードされます。信号処理技術のおかげで、研究者らは通信中に使用される暗号鍵を抽出し、内容を復号することができました。著者らによると、この攻撃クラスは政府の諜報機関によって何年も前から知られているはずです。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)はすべて非常に高度なものでした。各インプラントには、キーストロークの機械的エネルギーを局所的な磁気擾乱に変換する磁力計がありました。インプラント内の電子パッケージはこれらの擾乱に反応し、基となるデータを分類し、結果を近くの傍受ポストに送信しました。データは無線周波数で送信されました。インプラントはリモートコントロールで有効化されました。[...] ベイルの動きによって、どの文字が入力されたかが判断されました。各文字には、ベイルに対応する固有のバイナリの動きがあったためです。バー内のセンサーによって検出された磁気エネルギーは、デジタル電気信号に変換されました。信号は4ビットの周波数選択ワードに圧縮されました。このバグは最大8つの4ビット文字を保存できました。バッファがいっぱいになると、バーの中にある送信機が情報をソ連のセンサーに送信した。