Ralph Langer: Cracking Stuxnet, vũ khí trong không gian điều khiển học của thế kỷ 21

Ý tưởng đằng sau sâu máy tính Stuxnet thật ra rất đơn giản. Chúng ta không muốn Iran có được bom hạt nhân. Công cụ chính của họ để phát triển vũ khí hạt nhân là cơ sở làm giàu uranium Natanz. Những hộp màu xám mà bạn thấy là những hệ thống điều khiển thời gian thực dùng để điều khiển tốc độ truyền động và các van. Nếu chúng ta thành công trong việc làm hỏng các hệ thống này chúng ta thật sự có thể tạo ra nhiều rắc rối cho lò ly tâm. Hộp xám không chạy phần mềm Windows; chúng là một công nghệ khác hoàn toàn. Nhưng nếu ta có thể cài một virus Windows tốt trong máy tính xách tay của một kĩ sư máy chịu trách nhiệm điều chỉnh cái hộp xám này thì ta có thể hành động. Và đó là âm mưu của Stuxnet.

Thế là chúng tôi bắt đầu với một chương trình cài mã (dropper) trong Windows. Mã phá hoại thâm nhập hộp xám, làm hư lò ly tâm, và chương trình hạt nhân của Iran bị đình hoãn -- thì nhiệm vụ hoàn thành. Nghe thật dễ dàng phải không? Để tôi nói cho các bạn biết cách chúng tôi khám phá ra chuyện đó. Khi chúng tôi bắt đầu nghiên cứu Stuxnet 6 tháng về trước, không một ai biết mục đích của nó là gì. Điều duy nhất được biết, là nó rất là phức tạp bên phần Windows, phần cài mã, sử dụng nhiều lỗ hổng zero-day. Và nó có vẻ muốn làm gì đó với các hộp xám này, các hệ thống điều khiển thời gian thực. Nó làm chúng tôi chú ý, và chúng tôi thử một thí nghiệm trong đó chúng tôi lây nhiễm Stuxnet vào môi trường của mình và thử kiểm tra nó. Và có vài chuyện rất thú vị đã xảy ra. Stuxnet xử sự như một con chuột thí nghiệm không thích phô mai của chúng tôi -- ngửi ngửi, nhưng không muốn ăn. Tôi không hiểu tại sao hết. Và sau khi chúng tôi thử nghiệm với những mùi vị phô mai khác nhau, Tôi nhận ra rằng, đây là cách tấn công trực tiếp. Hoàn toàn trực tiếp. Chương trình cài sẽ chủ động săn tìm trong hộp xám nếu thấy được một cấu hình đặc trưng và thậm chí nếu cái chương trình mà nó đang tìm cách lây nhiễm đang thật sự chạy trên mục tiêu. Còn nếu không thì Stuxnet không làm gì cả.

Chuyện đó làm tôi rất chú ý, và chúng tôi bắt đầu xử lý chuyện này từ sáng tới tối, vì tôi nghĩ rằng chúng tôi không biết thật sự mục tiêu là gì. Ví dụ như, nó có thể là một nhà máy điện của Mĩ, hoặc một nhà máy hóa chất của Đức. Vì thế chúng tôi buộc phải tìm ra mục tiêu là gì thật sớm. Thế là chúng tôi trích ra và phục hồi mã tấn công, và chúng tôi khám phá ra là nó được chèn trong 2 trái bom kĩ thuật số -- một trái nhỏ và một trái lớn. Và chúng tôi cũng thấy được là chúng được thiết kế rất chuyên nghiệp bởi những người rõ ràng nắm được thông tin bên trong. Họ biết từng chút một về những thứ mà họ phải tấn công. Có lẽ họ còn biết cả cỡ giày của người vận hành nữa. Vậy là họ biết mọi thứ.

Và nếu bạn đã nghe là chương trình cài mã của Stuxnet phức tạp và có công nghệ cao, để tôi nói cho bạn biết: mã phá hoại còn cao cấp hơn nhiều. Nó cao cấp hơn mọi thứ mà chúng tôi từng biết. Ở đây bạn có thể thấy một phần của chính mã tấn công này. Chúng tôi đang nói về -- khoảng 15.000 dòng lệnh. Trông rất giống mã assembler ngày xưa. Giờ tôi muốn nói với các bạn bằng cách nào mà chúng tôi hiểu được mã lệnh này. Cái mà chũng tôi tìm đầu tiên là hàm gọi hệ thống, vì chúng tôi biết chúng làm gì.

Rồi chúng tôi tìm bộ timer và cấu trúc dữ liệu và cố liên hệ chúng với thế giới thực -- tới các mục tiêu trong thế giới thực. Vì thế chúng tôi cần các giả thuyết về mục tiêu để kiểm chứng và so sánh với mã lệnh. Để có được các giả thuyết mục tiêu, chúng tôi nhớ rằng vì rõ ràng nó chỉ nhằm mục đích phá hoại, nên phải là một mục tiêu có giá trị cao, và nhiều phần là nằm ở Iran, vì đó là nơi mà hầu hết các vụ gây nhiễm được báo cáo. Bạn không thể tìm thấy hàng ngàn mục tiêu như vậy ở đó được. Rõ ràng chỉ có nhà máy điện hạt nhân Bushehr và cơ sở làm giàu thanh nhiên liệu Natanz.

Thế là tôi yêu cầu trợ lý, "Cho tôi danh sách của tất cả các chuyên gia về lò ly tâm và nhà máy điện trong dữ liệu khách hàng." Và tôi gọi họ và xin ý kiến để đối chiếu kiến thức chuyên môn của họ với cái mà chúng tôi có trong mã và dữ liệu. Kết quả khá thành công. Chúng tôi đã có thể liên hệ được giữa trái bom kĩ thuật số bé xíu này với bộ điều khiển rotor. Rotor là bộ phận chuyển động bên trong lò ly tâm, cái vật màu đen mà bạn thấy ở đây. Và nếu bạn có thể can thiệp vào vận tốc của chiếc rotor này, bạn thực sự có thể làm gãy nó và sau cùng làm cả lò ly tâm nổ tung. Chúng tôi cũng thấy rằng mục tiêu của cuộc tấn công là thật sự tiến hành một cách từ từ và đáng sợ -- để rõ ràng là làm cho các kỹ sư bảo trì phải phát điên lên, đến nỗi họ không thể khám phá ra nhanh chóng.

Chúng tôi hiểu được trái bom kĩ thuật số lớn bằng cách tìm hiểu thật kĩ dữ liệu và cấu trúc dữ liệu. Ví dụ như, con số 164 rõ ràng nổi bật trong mã lệnh; bạn không thể bỏ qua nó. Tôi bắt đầu nghiên cứu các bài báo khoa học về cách các lò ly tâm được xây dựng ở Natanz và thấy rằng chúng được xây trong các tầng, và mỗi tầng chứa 164 lò ly tâm. Vậy là rõ, 2 thứ phù hợp với nhau.

Và mọi chuyện còn tốt hơn nữa. Các lò ly tâm ở Iran được chia thành 15 giai đoạn. Và hãy đoán xem chúng tôi đã tìm thấy gì trong mã tấn công? Một cấu trúc hoàn toàn tương tự. Lại một lần nữa, mọi thứ rất ăn nhập với nhau. Chuyện này làm chúng tôi rất tự tin về cái chúng tôi đang quan sát. Nhưng đừng hiểu lầm, mọi chuyện không đơn giản đâu. Các kết quả này đạt được qua nhiều tuần làm việc khó nhọc. Và chúng tôi thường đi vào ngõ cụt và phải làm lại từ đầu.

Dù sao đi nữa, chúng tôi đã hiểu ra là cả 2 trái bom kĩ thuật số đều nhằm vào cùng một mục tiêu, nhưng từ những góc khác nhau. Bom nhỏ tấn công một tầng, rồi xoay nhanh rotor và làm chậm chúng lại, còn bom lớn thì xử lý 6 tầng khác và điều khiển các van. Như vậy chúng tôi rất tự tin rằng chúng tôi đã xác định được mục tiêu là gì. Là Nataz, chỉ Natanz mà thôi. Vì thế chúng tôi không phải lo là những mục tiêu khác có thể bị Stuxnet đánh.

Có cái này rất hay đã làm tôi rất ngạc nhiên. Ở dưới đây là hộp xám, và ở trên đỉnh bạn có thể thấy các lò ly tâm. Bây giờ cái mà thứ này làm là ngăn chặn quá trình nhập dữ liệu từ các cảm biến -- ví dụ như, từ cảm biến áp suất và cảm biến rung động -- và nó tạo ra các mã hợp pháp, vẫn tiếp tục chạy trong suốt cuộc tấn công, với dữ liệu cung cấp giả. Thật sự là dữ liệu giả này đã được ghi trước bởi Stuxnet. Nó giống như là trong phim Hollywood khi vụ trộm diễn ra, camera an ninh bị chồng lên bằng video thu sẵn. Hay quá phải không?

Ý tưởng ở đây rõ ràng là không chỉ đánh lừa những người điều hành trong phòng điều khiển. Thật ra nó nguy hiểm và hung hăng hơn nhiều. Ý tưởng này là là phá hỏng một hệ thống an toàn kĩ thuật số. Chúng ta cần các hệ thống an toàn kĩ thuật số ở những nơi mà con người không phản ứng đủ nhanh. Chẳng hạn như trong nhà máy điện, khi tua bin hơi nước chạy nhanh quá, bạn phải mở van xả trong vòng một phần nghìn giây. Rõ ràng là chuyện này con người không làm được. Vì vậy đây là chỗ ta cần hệ thống an toàn kĩ thuật số. Và khi chúng bị phá hoại, thì những chuyện tồi tệ sẽ xảy ra. Nhà máy có thể nổ tung. mà người điều hành và hệ thống an toàn không hay biết. Thật là đáng sợ.

Nhưng mọi sự còn tệ hơn nữa. Và cái tôi sắp nói rất quan trọng. Các bạn thử nghĩ xem. Cuộc tấn công này là chung chung. Không có gì đặc trưng để nói cả, nó chỉ nhắm tới lò ly tâm hay là chỉ nhắm tới việc làm giàu uranium. Cho nên nó cũng có thể dành cho, ví dụ như, một nhà máy điện hay là một nhà máy xe hơi. Nó chung chung. Và với vai trò là kẻ thực hiện cuộc tấn công, bạn không phải mất công chuyển mã phá hoại bằng thẻ USB như chúng ta đã thấy trong trường hợp của Stuxnet. Bạn cũng có thể dùng công nghệ sâu thông thường để lây lan. Chỉ cần lây nhiễm nó càng rộng càng tốt. Và nếu bạn làm vậy, cuối cùng bạn sẽ có một thứ vũ khí hủy diệt hàng loạt trong không gian điều khiển. Đó là hệ quả mà chúng ta phải đối mặt. Rất đáng tiếc là, phần lớn các mục tiêu cho những cuộc tấn công kiểu này không nằm ở khu vực Trung Đông. Chúng ở Mĩ, châu Âu và Nhật Bản. Tất cả những vùng màu xanh, chúng là môi trường đầy mục tiêu. Chúng ta phải đối mặt với các hệ quả, và chúng ta nên bắt đầu chuẩn bị từ bây giờ.

Xin cảm ơn.

(Vỗ tay)

Chris Anderson: Tôi có một câu hỏi. Ralph, có nhiều nguồn tin cho là Mossad là tổ chức chính đứng sau việc này. Ý kiến của anh thế nào?

Ralph Langer: Okay, anh thật tình muốn biết sao? Được rồi. Okay. Theo ý tôi, Mossad có liên quan, nhưng Israel không đóng vai trò dẫn dắt. Cho nên thế lực cầm đầu vụ này là một siêu cường trong không gian điều khiển. Chỉ có một siêu cường như vậy mà thôi, và đó là Hoa Kỳ -- Như vậy cũng may Bởi vì nếu khác đi, thì các vấn đề của chúng ta còn lớn hơn nữa.

CA: Cám ơn đã làm chúng tôi sợ đến vậy. Cám ơn Ralph.

(Vỗ tay)