20200219-iot@loft#8_security_of_smarthome

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スマートホームの
セキュリティ脅威と対策

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⾃⼰紹介
飯⽥起弘（いいだたつひろ）
• AWS プロトタイピングソリューションアーキテクト
• 電機メーカーでソフトウェアエンジニアとしてIoT関連の新
規事業の⽴ち上げを経験の後、AWSにてプロトタイピングソ
リューションアーキテクトとして、IoT関連案件のPoC, 本番
導⼊などの⽀援に携わる。

あらすじ
• はじめに
• IoTでのセキュリティ対策
• 対策にあたり考慮すべきこと
• AWS IoT を⽤いたセキュリティ対策
• まとめ

はじめに
• 2020年で400億台
• デバイス数は5年で倍増
• 産業⽤途、コンシューマー、⾃動⾞、医療分
野などが10%以上の年成⻑率
出典：総務省ホームページ（ https://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/h30/html/nd111200.html ）
世界のIoTデバイス数の推移及び予測

IoT機器が狙われている
1 IPアドレス当たりの年間総観測パケット数
宛先ポート番号別パケット数分布
⻘⾊部分はIoT機器を狙った攻撃
• 攻撃の試⾏回数が増えている
• 攻撃対象の約半分がIoT機器を狙ったもの
出典：NICT 国立研究開発法人情報通信研究機構ホームページ（ https://www.nict.go.jp/press/2019/02/06-1.html ）

IoTではどのような対策が必要か
出典︓IoT セキュリティガイドライン（総務省・経済産業省）
https://www.meti.go.jp/press/2016/07/20160705002/20160705002.html
⼤項⽬指針
⽅針 IoTの性質を考慮した基本⽅針を定める
分析 IoTのリスクを認識する
設計守るべきものを守る設計を考える
構築・接続ネットワーク上での対策を考える
運⽤・保守安全安⼼な状態を維持し、情報発信・共有を⾏う

対策にあたり考慮すべきこと
Web系サービスの場合と⽐較して
1. 攻撃者の⽬標や攻撃⽅法が異なる
2. セキュリティ対策がハードウェアの設計・製造に影響を与える
3. 製品出荷後に変えられないことが多い
4. Embedded C, C++ での実装が主流

１．攻撃者の⽬標や攻撃⽅法が異なる
Web︓不正アクセスなどによるアカウント乗っ取り、個⼈情報取得など
IoT︓なりすまし、DDoS参加、機械の動作を停⽌させる
⼈が所持しない → 物理的な攻撃がしやすい
ユーザーに紐付かない → IDやパスワードがデフォルトや簡単なものにされる
「mirai」ボットネットによる攻撃などが発⽣している

２．セキュリティ対策とハードウェアの設計・製造⼯程
IoT開発の開発スケジュール（1年）
EVT1
手作りの試
作
EVT2
手作りの試
作
商品企画
PVT
量産確認
の試作
MP
量産
DVT
金型を使っ
た試作
部品が決まる⾦型が決まる
⼯場が決まる
出典：IoT設計製造のテンプレ・ガントチャート～Shiftall流、設計製造のポイントを添えて（Shiftail blog）
https://ja.blog.shiftall.net/archives/2291/
セキュリティ⽅針・分析・設計
→ 部品選定、⼯場へのリクエスト

３．出荷後に変えられないことが多い
• クレデンシャル管理⽅法
• 証明書・秘密鍵の書き込み
• 暗号化エレメントの使⽤
• ハードウェアスペック
• 脆弱性対策の更新が必要になる可能性
• OTA
• サポート期間
• ⼀度出荷したら、最低でもサポート期間が終わるまで更新が必要
• セキュリティインシデント発⽣時の対応ポリシーを明確化

４．Embedded C, C++ での実装が主流
クラウド開発︓
⾼級⾔語で開発
開発効率化するためのIDEやデバッグ, CI/CD環境が充実
組込みシステム開発 ︓
ライブラリが⼗分に揃っていない、メモリが潤沢では無い
情報が少ない、ラーニングコスト…
→ 以下を検討
経験が浅い⽅の場合には、それらを考慮したスケジューリングが必要
ビジネスロジックをクラウドに寄せる
⼩ロットであれば、ハードスペックを上げる（AWS IoT Greengrassなどの利⽤）

…特に、スマートホームデバイスの場合には
• 物理的な攻撃のリスク
商品を購⼊して分解することは容易
→ 鍵を共通化した場合のリスクは⾼い
→ リスク分析を⾏い、どこまでやるべきかを検討
• ⼤量⽣産・短納期
⼯程のリスケは⼤変
１⽇でも早く出したい早く売ればその分売上がたつ
→ 無理のないスケジューリング
ハードウェアの原価インパクトが⼤
ハード視点だと、１円でも安くしたい、安いMCUが選定される傾向
→ セキュリティ要件を満たせているか確認

⼤項⽬指針
運⽤・保守安全安⼼な状態を維持し、情報発信・共有
を⾏う
IoTのセキュリティ対策
• 企画・試作段階に実施
→IoT セキュリティガイドラインや
AWSのベストプラクティスを参照
IoTソリューションにおける10のゴールデンルール
https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/ten-security-golden-rules-for-iot-solutions/
IoT セキュリティのホワイトペーパー
https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/aws-security-releases-iot-security-whitepaper/

IoTのセキュリティ対策
⼤項⽬指針
を⾏う
• 短い期間に、確実にセキュリ
ティ要件の対応が必要
→ AWS IoTの利⽤

AWS IoTを⽤いた
セキュリティ対策
〜設計・構築・接続〜
⼤項⽬指針
を⾏う

クラウド
ネットワーク
デバイス
ゲートウェイ
3つのレイヤー

ネットワークのセキュリティ対策
• 特定の信頼できる機器同⼠のみ、
通信を許可
• なりすまし防⽌
• 電波の盗聴を防ぐための暗号化
• 情報漏えい防⽌
→ TLSの採⽤
TLS相互認証
TLS暗号化サーバー証明書の
ルート証明書
クライアント証明書
クライアント証明書
のルート証明書
サーバ証明書
デバイス個別の証明書を使用

TLSの利⽤
AWS IoT Core
Amazon
FreeRTOS
AWS IoT
Greengrass
AWS IoT SDKs
クラウドおよび
あらゆるデバイス向けの
TLS実装を提供

クラウドのセキュリティ対策
• 認証情報が漏洩した場合のリスクを最⼩化する
1. デバイスに許可する操作を最⼩化
• 攻撃範囲が最⼩化される
2. 不正デバイスの排除
• デバイス証明書を管理し、不正なデバイス
のアクセスを塞ぐ

IoT Policy
Pulish:NG
Subscribe:OK
• AWS IoT Coreに対するアクション
の制御が可能
• デバイス証明書ごとに設定可能
1. デバイスに許可する操作を最⼩化
AWS IoTポリシー
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/client-authentication.html
AWS IoTポリシーで権限制御が可能
AWS IoT Core

• クラウドから証明書を無効化
• 特定デバイスからのアクセスを禁⽌
2. 不正デバイスの排除
AWS IoT Coreはデバイス証明書の管理をサポート
AWS IoT Coreでのデバイス証明書の発行および登録方法
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/device-certs-create.html

デバイスのセキュリティ対策
• 物理的な攻撃に備える
1. 鍵情報の抜き取りを防ぐ
• プライベートキーは、セキュアな領域に保
存
• デバイスごとに個別の鍵を⼊れる
2. 新たな脆弱性への迅速な対応
不正なファームウェアのインストール防⽌
• OTA（ファームウェア更新）
• ファームウェアの署名・検証

1. 鍵情報の抜き取りを防ぐ
• AWSやベンダーが提供するセキュリティ機能を活⽤
• セキュアエレメント, Hardware Security Module（HSM）の使⽤
• Arm TrustZone の使⽤
• 内部犯⾏や管理ミスのリスクを下げる
• 鍵の⽣成からデバイスへの書き込みまで、⼀気通貫でチェック
AWS IoT Greengrassのハードウェアセキュリティ統合
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/greengrass/latest/developerguide/hardware-security.html
Amazon FreeRTOS のセキュアエレメント
https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2019/10/secure-elements-in-amazon-freertos/

2. 新たな脆弱性への迅速な対応
不正なファームウェアのインストール防⽌
AWS IoT
Greengrass
Amazon
FreeRTOS
• OTA エージェントが新たな
ファームウェアを検証しイ
ンストールを実施
AWS IoT
Device Management
• S3でファームウェア管理
• ファームウェアへの署名
• 特定のタグがついたデバイ
スへのOTAの実施

AWS IoTを⽤いた
セキュリティ対策
〜運⽤・保守〜
大項目指針
方針 IoTの性質を考慮した基本⽅針を定める
運用・保守安全安⼼な状態を維持し、情報発信・共有
を⾏う

安全安⼼な状態を維持し、情報発信・共有を⾏う
• 主なポイント
1. 攻撃を受けたら、すぐに検知し、関係者に伝える
2. 攻撃者や影響範囲を特定し、さらなる被害拡⼤を防ぐ
3. 根本原因を特定し修正を適⽤

1. 攻撃を受けたら、すぐに検知し、関係者に伝える
AWS IoT Device Defenderを⽤いる
デバイス設定の監査、異常動作の検出
を⾏うセキュリティサービス
• クラウドメトリクスをすぐに監視・監査可能
• エージェントをデバイスにインストールする
ことで、デバイスメトリクスを監視・監査可
能
AWS IoT Device Defender
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/device-defender.html

監査項⽬︓

異常の監視︓

アラートをメールやPush通知で配信
Amazon Simple
Notification Service
AWS IoT
Device Defender
サーバ管理者
マネージャーなど
Mail
Push通知
AWS IoT Core
定期チェック Alert

2. 攻撃者や影響範囲を特定し、さらなる被害拡⼤を防ぐ
操作のログを記録する
Amazon CloudWatch
AWS IoTサービスの
各種メトリクスおよび
ログを収集および可視化
AWS CloudTrail
各AWS IoTサービスの
API呼び出しを記録
AWS IoT Dashboard
AWS IoTサービスの各種メト
リクスをグラフ化

AWS IoT Coreでの設定
ログ設定
https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/cloud-watch-logs.html

3. 根本原因を特定し修正を適⽤
脆弱性対策をおこなったファームウェアをデバイスに適⽤
AWS IoTのジョブ機能を⽤いてOTA更新を配布する
AWS IoTに接続されたデバイスに任
意のジョブを配布可能
任意のOTA更新が可能AWS IoT
Device Management
AWS IoTジョブ
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/iot-jobs.html

AWS IoT Device Management
セキュアトンネリング
• ファイアウォール内のIoTデバイスに対するリモートアクセス
• 出荷後のデバイスのトラブルシューティングが可能
0. Localproxy アプリケー
ションを install しておく (各
OS, HW に対応)
2. 専⽤トピックに
publish される token
を取得して local
proxy を起動
1. トンネルを作成
3. Token を利
⽤して remote
shell でアクセ
ス
4. プロキシ経由でリ
モートアクセス
(Websocket)

まとめ
⼤項⽬指針
運⽤・保守安全安⼼な状態を維持し、情報発信・共
有を⾏う
⽅針・分析・設計
関係者と早期に相談
リスク洗い出しを
セキュリティ・バイ・デザイ
ンの実践
設計、運⽤など
AWS IoTを適⽤する
ことで、効率的にセ
キュリティ対応

参考情報
IoTソリューションにおける10のゴールデンルール
https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/ten-security-golden-rules-for-iot-solutions/
IoT セキュリティのホワイトペーパー
https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/aws-security-releases-iot-security-whitepaper/
AWS IoT Lens (AWS Well-Architected Framework)
https://d1.awsstatic.com/whitepapers/architecture/AWS-IoT-Lens.pdf

Thank you!

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