MITコース「コンピューターシステムのセキュリティ」。 講義15：医療ソフトウェア、パート2

マサチューセッツ工科大学。 講義コース6.858。 「コンピューターシステムのセキュリティ。」 ニコライ・ゼルドヴィッチ、ジェームズ・ミケンズ。 2014年

コンピューターシステムセキュリティは、安全なコンピューターシステムの開発と実装に関するコースです。 講義では、脅威モデル、セキュリティを危険にさらす攻撃、および最近の科学的研究に基づいたセキュリティ技術を扱います。 トピックには、オペレーティングシステム（OS）セキュリティ、機能、情報フロー管理、言語セキュリティ、ネットワークプロトコル、ハードウェアセキュリティ、およびWebアプリケーションセキュリティが含まれます。



講義1：「はじめに：脅威モデル」 パート1 / パート2 / パート3

講義2：「ハッカー攻撃の制御」 パート1 / パート2 / パート3

講義3：「バッファオーバーフロー：エクスプロイトと保護」 パート1 / パート2 / パート3

講義4：「特権の共有」 パート1 / パート2 / パート3

講義5：「セキュリティシステムはどこから来たのか？」 パート1 / パート2

講義6：「機会」 パート1 / パート2 / パート3

講義7：「ネイティブクライアントサンドボックス」 パート1 / パート2 / パート3

講義8：「ネットワークセキュリティモデル」 パート1 / パート2 / パート3

講義9：「Webアプリケーションのセキュリティ」 パート1 / パート2 / パート3

講義10：「シンボリック実行」 パート1 / パート2 / パート3

講義11：「Ur / Webプログラミング言語」 パート1 / パート2 / パート3

講義12：ネットワークセキュリティパート1 / パート2 / パート3

講義13：「ネットワークプロトコル」 パート1 / パート2 / パート3

講義14：「SSLおよびHTTPS」 パート1 / パート2 / パート3

講義15：「医療ソフトウェア」 パート1 / パート2 / パート3



ところで、質問することをheしないでください。もっと知りたい場合は、これらの事件の原因を深く掘り下げてください。 私が発見した別の興味深いことは、サプライヤー自体が比較的一般的な感染源であり、時には気づかないこともあります。 同時に、「ウイルスの工場インストール」があります。 したがって、プロバイダー自体がマルウェアの配布者であることが判明した場合に移ります。



バージニア州退役軍人局の最高セキュリティ責任者と話をしました。 彼らは米国に約153の診療所を持っています。 かつて、医療機器の一部のソフトウェアを更新することを意図したサプライヤーがいました。







同時に、ウイルス対策プログラムは、更新プロセス中にウイルスに感染した自分のUSBドライブを使用したため、文字通りボブが侵入したあらゆる場所で叫びました。 マルウェアがフラッシュドライブに侵入したため、彼は偶然マシンに感染しました。

あなたがオンラインでないなら、あなたは安全であると信じられています。 しかし、考えてみると、20年前にインターネットを使用した人はほとんどいなかったにもかかわらず、コンピューターウイルスに悩まされていたことがわかります。 クリニックで最も一般的なウイルス感染キャリアは、USBドライブです。 2つのメーカーを知っていましたが、それらの名前を伝えることはできません。マルウェアに感染した医療機器をほとんどクリニックに送りました。 幸いなことに、彼らは製品ラインにこの機器を組み込む前にそれを実現しました。



プログラミング作業を行った人、またはクラウドを使用してソフトウェアの配布に取り組んだ人はどれくらいいますか？ 少数の人々、素晴らしい。



医学界もクラウド技術を使用しています。 これにより、配布をより細かく制御できますが、通常のソフトウェアのリスクとは質的に異なるリスクが伴います。 テキストエディターの更新プログラムを取得する場合、これは1つのことですが、呼吸装置の更新プログラムを取得する場合は、まったく別の問題です。



FDAがこのデバイスのファームウェアの更新に関するレビューを発行し、製造元がこの更新をダウンロードできるサイトにリンクを投稿したことに気付きました。 PGPデジタル署名を検証したかったのですが、どこにも見つかりませんでしたが、製品サポートページの下部に「ソフトウェアを更新するにはここをクリックしてください」という碑文へのリンクがありました。リンクをクリックすると、ダイアログボックスに次のテキストがすぐに表示されます：「警告：このサイトにアクセスすると、コンピューターに損害を与える可能性があります。アクセスしようとしているWebサイトにマルウェアが含まれている可能性があります。」







誰もそのような窓を見たことがありますか？ それが何であるか知っていますか？ ここで何が起こっていますか？



対象者：ウイルス対策ソフトウェアはおそらく機能しましたか？



教授：ほとんど推測されますが、これは私のアンチウイルスではなく、似たようなものです。



対象者：これはおそらくChromeブラウザーへの警告です！



教授：はい、この場合はChromeを使用したようです。 Googleには、Safe Web Browsingサービスと呼ばれるものがあります。







このサービスを開発したのはNiels Provosです。 彼はOpenSSHの主要なプログラマーの一人であり、ミシガン州出身です。 彼はこのサービスをGoogleで作成しました。このサービスはインターネットをローミングし、ランダムな実行可能ファイルをダウンロードして実行します。 興味深いことに、彼らは多数の仮想マシンを作成しました。 これはNielsテクノロジーの私の理解であり、本質を歪めることができますが、多くの仮想マシンを作成し、これらの実行可能ファイルをダウンロードして起動し、仮想マシンがウイルスに感染するかどうかを確認します。

この場合、このサイトはマルウェアディストリビューターとしてマークされます。 おそらく、ウイルスの拡散はこのサイトの所有者の意図ではありませんが、感染したソフトウェアをダウンロードできるサイトであれば、マルウェアディストリビューターのリストに確実に含まれます。



これは「ドライブバイダウンロード」と呼ばれるもので、インターネット上でマルウェアを入手する非常に一般的な方法であり、スパマーや組織的なサイバー犯罪で使用されています。



しかし、この場合、彼らのサイトはちょうどハッキングされたようで、人工呼吸装置の更新を送信する代わりに、彼らは私にマルウェアを提供しようとしていました。 いずれにせよ、Googleサンプルは、過去90日間にこの呼吸装置のファームウェアを更新するためのすべての要求がユーザーをこのサイトに送信したことを示しました。 FDAがこのレビューを公開し、あなたが生物医学エンジニアであり、診療所で働いており、あなたの仕事が医療機器の安全性と有効性を確保することであると仮定します。 このプログラムをダウンロードするだけです。



そのようなエンジニアはどのボタンをクリックすると思いますか？ ページを離れるか、警告を無視しますか？ エンジニアの99％が無視ボタンをクリックすると確信しています！ そして、そのようなエンジニアは何千人もおり、ラップトップにマルウェアを抱えて病院を歩き回ります。 ウイルスが人工呼吸器のプログラムに侵入するのではなく、ローカルコンピューターに侵入することを願っています。



MAUDEデータベースでキーワード「コンピューターウイルス」を検索して結果を見ると、このような面白いことができます。クリニックや医療機器メーカーが提示するすべてのストーリーがあります。 Compounderと呼ばれるデバイスについて読むのが最も興味深いのは、私の研究室にそのようなデバイスがあることです。 入手するのは非常に困難です、彼は液体の薬を生産しています。 コンパウンダーの上部には16個の漏斗があり、そこに血清を入れることができます。出力では、薬が患者の静脈に入る点滴器で目的の混合物が得られます。 多くのクリニックには、薬用カクテルの製造のためのそのようなデバイスがあります。 そのため、MAUDEは、これらの化合物の1つがウイルスに感染したという報告を発表しました。







このようなコンパンダーを購入し、Windows XP Embeddedを実行していることがわかりました。 そのため、Windows XPの他のエディションと同様に、マルウェアに対して脆弱でした。 しかし、私はこのメッセージに従ったメーカーの反応に少し驚いた。 彼らは記録を変えたと思っていたが、彼らの答えはいつものようだった。 それは私を驚かせたものであり、私の最初の反応は次のとおりでした。 どういう意味？ Windows XPが数年間サポートされていないことをご存知でしたか？ どのような更新について話しているのですか？」



したがって、OSの更新に何を期待するかについての完全な誤解があります。 状況を明確にします。 FDAは、メーカーがソフトウェアを最新の状態に保つことを期待しています。 しかし、多くの製造業者は、存在しないFDA規則のために更新を行うことができないと主張しています。 したがって、FDAの規則によりソフトウェアの更新が禁止されていると主張する医療機器のメーカーに出くわした場合は、嘘をついていることを伝えてください。

この機会に、フリーマン教授がこのポスターを作成しました。 それでは、「宿題が私を学校に通わせない」、「eHarmonyがデートをやめさせる」、「FDAのルールがソフトウェアをアップデートするのを妨げている」とします。 そして、これらの声明の下にスタンプがあります：「でたらめ」！







はい、ソフトウェア更新プログラムのリリースが努力であることは事実です。 エンジニアリングに時間がかかります。 これは簡単なプロセスではありません。 多くの承認と完了した作業の承認があります。 しかし、これは、医療機器の製造に関与している場合に行う必要があることです。 この業界で雇用されている場合、この動作はあなたに期待されています。



したがって、しばしば疑問が生じます。これについて心配する必要がありますか？ 意図的な問題はありますか？ それらはどれほど重要ですか？



幸いなことに、標的を絞ったハッカー攻撃が医療機器で実行される特定のケースは知りません。これが起こらないことを願っています。 しかし、悪い人がまったく存在しないと考えるのは愚かなことだと思います。



振り返ってみると、1982年にシカゴで起こった事件を思い出すことができます。誰かが薬局の棚で本物のタイレノールを意図的に偽造し、そこにシアン化物を導入したのです。 何人かの人々はそのような丸薬を飲み込んで死にました。 少し後、葬儀で、亡くなった人の親relativeの何人かが同じバイアルから薬を飲んで死にました。



数日以内に、米国はすべての薬棚からタイレノールを押収しました。 あなたはアメリカ中でこの薬の単一のボトルを見つけることができませんでした。 1年後、議会は医薬品分野での新しい法律を可決し、医薬品の不正開封からの医薬品の保護とOTC医薬品の物理的安全性を要求しました。



この場合、薬のバイアルを開けると、保護用の金属箔が見えます。







だから私たちは悪い人たちが本当に存在することを知っています。 私たちが普通の愚かさについてもっと知っているが、危険はまだ存在する場合。 次のスライドでは、てんかん支援グループのサイトで誰かが瞬きするアニメーションを投稿した後、彼女がこれまでに経験した中で最も深刻なエピソードの1つであると言っている女性を見ることができます。 この場合、悪意があります。 あなたはそのようなことに敏感な患者を深刻に傷つける可能性があるため、おそらく彼らの行動の結果に気付いていない人だったでしょう。 しかし、再び、悪い人が存在します。







したがって、思考文化の欠如に関する問題の1つは、医療機器のほとんどのメーカーが統計的に考え、過去のデータに基づいて将来の機器の性能を予測することです。 しかし、実際、セキュリティの世界では、現時点で問題が発生していないという事実は、すぐにそれらのすべてが表示されることを意味する場合があります。



たとえば、Macを見てください。2年前には、これらのコンピューターに感染する可能性のあるウイルスはほとんどありませんでした。 しかし、ある夜、50万台以上のMacがFlashbackウイルスに感染しました。







したがって、問題の1つは、文化的な格差を埋めることです。 医療機器を使用する際のリスク管理に進み、安全パラメーターを実装するために、これまで特別な問題がなかったという事実に頼る必要はありません。 毎週の世界ニュースでこのような崩壊の報告を防ぐことができるといいのですが、とにかく起こる可能性があります。



今、私は特定のアナロジーを引き出そうとしています。 問題の解決に移る前に、手を洗うことを拒否した医師との話を思い出したいと思います。 しかし、これには理由がありました。 1800年代には、病院には流水がなく、ラテックス手袋はまだ発明されていなかったため、手を洗う手順は実際には非常に複雑でした。



ほとんどすべてのコンテキストで、セキュリティについても同じことが言えます。 スプレーできる魔法の粉塵はなく、デバイスに安全性を追加するために着用できる魔法のラテックス手袋もありません。 したがって、メーカーや医師にデバイスの安全性を維持するよう依頼する場合、これは非常に困難な作業になる可能性があります。 時間がかかると思います。



手洗いの反対者が生きていれば、彼らはすべての医者が紳士であると言うでしょう、それで彼らのコンピューターは安全です。 しかし、私は今でも楽観的です。私が話しているほとんどのメーカーは、これが本当の問題であることを理解しているからです。

彼らは次に何をすべきかわからないだけです。 したがって、将来的には、これらのセキュリティ問題の解決を支援するためにあなたを雇うでしょう。



しかし、すべては、実際にはセキュリティを追加するのが非常に難しいという事実に帰着します。完成したソフトウェアに変更を加えることは、場合によっては非常に難しく、しばしば非常に高価です。 すべてが正しく機能するように、最初からセキュリティを設計する必要があります。 したがって、FDAは、医療機器を製造する前に、建設ボード上でペンと紙を使って作業しているときに、メーカーがすべてを正しく行うことを期待しています。



それで、私たちは時間とともに何をしますか？ 40分、素晴らしい。 私は予想よりも早く話します。 申し訳ありませんが、録音している場合は、ゆっくりと話そうとします。



医療機器の信頼性を高める技術について少しお話ししたいので、あなたの脳を吹き飛ばそうとします。 では、なぜスマートフォンでセンサーを信頼するのでしょうか？ あなたはスマートフォンを持っていると思いますが、その中にどんなセンサーがあるのか​​知っていますか？







対象者： GPS。



教授： GPS、加速度計、聞いた。 他に考えはありますか？ 電話で他に何を見つけることができますか？



観客：コンパス。



教授：コンパス、光、電磁界、温度センサー？ 技術的には、カメラにはCCDマトリックスがあるため、センサーはどこにでもあります。 医療機器にもセンサーがあります。

センサーがプロセッサに伝えることを信頼するのはなぜですか？ あなたがソフトウェアを書いて、センサーが今日それが77度、または25度であると言ったら、なぜあなたはそれを信じますか？



私の研究室はセンサーに多く取り組んでいます。 次に、これらのセンサーの1つを見てみましょう。これは、MSP430マイクロコントローラーを搭載したバッテリー不要のセンサーです。 しかし、マイクロプロセッサに電力を供給するために無線伝送エネルギーを収集する10μFのコンデンサがあるため、バッテリーはありません。



彼は、3D加速度計、温度センサー、光センサーなど、これらすべての面白い小さなものを持っています。 しかし、それらをオンにするのはかなり難しいです。 繰り返しますが、なぜこのセンサーに含まれるすべてのコンポーネントの測定値を信頼するのですか？ 結局のところ、何かが物理現象をこれらの小さな電気インパルスに変えます。 このセンサーが示すものを完全に信頼できない重要な状況が1つあります。







これはミシガン湖でボードを転がしている私のラボアシスタントの一人、デニス・フー君の仕事です。 しかし、残りの時間、彼はセンサーに干渉するのが好きです。 しばらくセキュリティを忘れてください-2009年に、ある紳士は、キッチンで携帯電話が鳴るたびに、ストーブでオーブンがオンになったと報告しました。 この投稿は、The New York Timesにあります。 コールの共振周波数は、キッチンオーブンのスイッチを入れるためのセンサーをトリガーするのにぴったりでした。







そのため、いたるところに干渉があります。 これは、同じ周波数範囲で話すデバイスの絶え間ない戦いです。 しかし、この干渉を減らすことができる技術があります。 問題は、信号の周波数干渉中に何が起こるかです。 アナログデバイスについて少しお話ししたいと思います。







教えてください、講義コース6.003はまだ存在しますか？ ほんと？ 素晴らしい。 あなたがまだそうしていないなら、私はあなたにそれを経験することを勧めます。 電気回路を深く掘り下げる必要がないため、これはコンピューター科学者にとって最も素晴らしいコースの1つです。



だから、私は不思議に思っていました、私はセンサーが私に言っていることを信じなければならない理由を理解しようとしていた。 構造図の勉強を始めました。 たとえば、Bluetoothヘッドセットをお持ちの場合、その内部にはマイク、ワイヤー、アンプ、アナログ信号をデジタルに変換するコンバーターに接続する別のワイヤーがあり、何らかのフィルターがあり、すべてがマイクロプロセッサーに接続されます。 しかし、ソフトウェアに侵入する前にデータに干渉するこれらすべてのものがあります。 ただし、ソフトウェアは、ワイヤーが言うすべてを単純に信じています。 私が本当に興味を持っていることを知っていますか？



たとえば、マイクからアンプまでのこのワイヤには、長さと共振周波数があります。 このワイヤの共振周波数をキャプチャするために最適化された人工電磁干渉を誰かが作成するとどうなりますか？ それらはアンプに行き、そこで増幅され、このアナログ-デジタルコンバーターに行き、そこからマイクロプロセッサーに行きます。



質問の1つは、これは原則として可能ですか？ もしそうなら、それはどのくらい難しいですか？ これを行うにはどのようなエネルギーが必要ですか？ また、マイクロプロセッサに到達する信号の品質はどうなりますか？



これが可能になる主な理由は、周波数範囲での偶発的な干渉ではなく、意図的な干渉について話しているためです。







あなたの医療機器は、心臓の鼓動が速すぎないため、低周波範囲で身体の生理学的信号を受信するように設計されていると想像してください。 数ヘルツの周波数について話しています。 したがって、電極が高周波信号を収集した場合、アナログフィルターを挿入するだけで、昼食を準備している電気ミキサーのように心臓が鼓動するのは非現実的です。 そのため、高周波パルスを除去できます。 , , . , , .



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