熱攻撃

熱攻撃（別名サーマルイメージング攻撃）は、熱の痕跡を利用して入力された認証情報を明らかにするアプローチです。これらの攻撃は、ある物体から別の物体への熱伝達現象を利用しています。認証中、ユーザーの手からユーザーが触れている表面に熱が伝わり、遠赤外線スペクトルで動作するサーマルカメラを使用して分析できる熱の痕跡が残ります。これらの痕跡を復元して、パスワードを再構築することができます。^{[1] [2]}場合によっては、ユーザーが認証してから30秒後でも攻撃が成功することがあります。^[1]

熱攻撃は、被害者が認証した後に実行できるため、手の遮蔽の影響を受ける可能性のあるその場観察攻撃 (ショルダー サーフィング攻撃など) の必要性が軽減されます。スマッジ攻撃では、Android のロック パターンなどのグラフィカル パスワードの入力順序が明らかになるのに対し、熱攻撃では、PIN や英数字のパスワードの場合でも入力順序が明らかになります。熱攻撃によって入力順序に関する情報が漏洩する理由は、ユーザーが最初に触れたキーやボタンは時間の経過とともに熱を失うのに対し、最近触れたものはより長い時間熱シグネチャを維持するためです。この結果、識別可能な熱パターンが生成され、攻撃者はどのエントリが最初に入力されたかを知ることができます。

熱攻撃は、スーパーマーケットやレストランでクレジットカードの暗証番号を入力するために使用されるプラスチック製のキーパッドや、スマートフォンやタブレットなどの携帯型モバイルデバイスに対して効果的であることが示されています。 ^{[2 ]}

アブデルラーマン氏らは、コンピューティングシステムにおけるヒューマンファクターに関する会議（CHI 2017）で発表した論文で、この攻撃が今日のスマートフォンで実行可能であることを示しました。また、画面をランダムにスワイプして熱の痕跡を歪めたり、数秒間CPU使用率を最大にしたりするなど、攻撃を軽減する方法も提案しました。

熱攻撃は、キーボードの熱痕からパスワードを推測することもできます。グラスゴー大学の研究者^[3]は、AI手法を使用する攻撃者が熱攻撃をより効果的に実行できることを示しました。彼らの研究では、ThermoSecureと呼ばれる新しいツールを紹介し、2つのユーザー研究で評価しています。結果によると、ThermoSecureは、パスワードの長さに応じて、平均92％から55％の精度でパスワードを攻撃できます。熱攻撃の有効性は、タイピングの動作とキーキャップの素材にも依存します。熱痕が長く残るABSキーキャップは、熱攻撃に対してより脆弱です。この研究では、熱攻撃から保護する方法についても説明し、7つの潜在的な緩和アプローチを示しています。

ノラ・アロタイビ、ジョン・ウィリアムソンとともにこの技術の開発を主導したカミス博士は、熱画像カメラがかつてないほど手頃な価格になり、機械学習がより利用しやすくなったことから、「世界中の人々がパスワードを盗むためにThermoSecureと同様のシステムを開発している可能性が非常に高い」と述べた。^[4]

熱攻撃を緩和する基本的かつ効果的な方法の 1 つは、パスワード入力後にキーパッドやキーボードなどの入力インターフェイス上に意図的に熱ノイズを発生させることです。たとえば、使用後に手のひらをインターフェイス全体に数秒間置くと、指が残した熱パターンが見えにくくなり、権限のないユーザーが熱の痕跡を解釈することがはるかに難しくなります。

研究者は、単純な方法に加えて、熱攻撃に対抗するためのさまざまな緩和戦略を開発してきました。^[5]これらの戦略には、以下を含む15の異なるアプローチが含まれています。

• 生体認証の使用: 従来の PIN コードやパスワードを指紋認識や顔認識などの生体認証に置き換えると、キーパッドの残留熱の問題が解消されます。
• インターフェースの加熱: キーパッドをわずかに温める技術を実装すると、指が残す熱の痕跡を効果的に中和し、サーマルカメラがパターンをキャプチャするのを防ぐことができます。
• キーレイアウトのランダム化: インターフェイスが使用されるたびに位置が変わる動的なキーレイアウトを採用し、熱パターンと静的な入力位置を相関させることを不可能にします。

もう一つの緩和策は、サーマルカメラを改造して、発生源で問題に対処することです。キーボードやキーパッドなどの脆弱なインターフェースを自動的に検出できるサーマルカメラの開発が提案されています。^[6]これらのインターフェースがカメラの視野内で検出された場合、カメラはユーザーがそれらの画像を録画できないようにプログラムされます。

ただし、このソリューションは、サーマル カメラ メーカーによる広範な採用が必要です。さらに、このアプローチは、画像をリアルタイムで処理できるスマートフォンなどのコンピューティング デバイスに接続されたサーマル カメラに特に適しています。手頃な価格のサーマル カメラの多くはスタンドアロン型で、接続機能や処理機能がありません。ただし、モバイル デバイスに接続できるように設計されたサーマル カメラはスマートフォンの処理能力を利用できるため、このようなデバイスでもこの緩和アプローチは実現可能です。