Hardware Hacking: Basit ve Açıklayıcı Yöntemler

Nisan 4, 2024
Hardware hacking görseli

Bir şirketin merkezi saldırıya uğradığında, herkesin ilk düşündüğü yazılım zafiyetleri olur.

Bu yazılımın cihazların beyni olduğu düşüncesiyle paraleldir; kontrolü ele geçirmek demek, cihaz üzerinde tam hakimiyet demektir.

Ancak yazılım güvenliğini sağlama maliyeti düşükken, donanım güvenliği alanında durum daha karmaşık bir boyuta ulaşmaktadır.

Hardware Hacking Nedir?

Hardware hacking, bir cihazın fiziksel bileşenlerinin güvenlik açıklarından faydalanarak saldırı gerçekleştiren bir yöntemdir. Yazılım hacking’in aksine, hardware hacking için saldırganın hedef cihaza fiziksel olarak ve genellikle kesintisiz bir erişime ihtiyacı vardır. Bu tür saldırılar, hedefin tespit edilmesine göre donanım, yazılım ya da her ikisinin kombinasyonu şeklindeki araçlar kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Siber suçluların donanımı hedef almasının sebebi, genellikle donanımın yazılıma göre daha az direnç gösteriyor olmasıdır. Ayrıca bir cihaz modelinin yıllar geçse de değişmediğini göz önünde bulundurmak gerekir; örneğin, Xbox konsollarına piyasaya sürüldükten sonra donanım yükseltmesi yapılmaz.

Fiziksel Güvenlik Açıklarını Anlama

Donanım güvenlik zafiyetleri, siber tehdit aktörleri için dijital kapılardır; cihazların fiziksel bileşenlerinde bulunan kusurlar, saldırılar için kullanılır.

Donanım güvenlik yamaları yazılımdaki kadar sık gerçekleşmez, bu da açıkların daha uzun süreler boyunca var olmasına yol açar.

Cihazların tasarımındaki ve üretimindeki sıkı güvenlik önlemleri, zamanla gerçek dünya senaryolarında etkisiz kalabilir. Özellikle sabit donanım mimarileri, belirli saldırı yöntemlerine karşı daha savunmasız hale gelebilir.

Fiziksel bileşenlere yönelik bu açıklar, öngörülen kullanım dışı senaryolarda test edilmeyebilir—bu, siber güvenlik profesyonelleri için önceden tespit etmekte zorluk yaratır ve risklerin idaresini güçleştirir.

Bu tür fiziksel güvenlik açıklarının nasıl tespit edileceğine dair daha fazla bilgi için Adli Bilişim Uzmanlığı Eğitiminde Başarıya Ulaşma Yolları makalemize göz atabilirsiniz.

Donanım ve Yazılım Arasındaki Farklar

Donanım, bir bilgisayarın fiziksel bileşenlerini; yazılım ise bu bileşenler tarafından icra edilen talimatları temsil eder. Donanım sabit ve gözle görülürken, yazılım soyut ve değişkendir.

Bir yazılım, hatalarını düzeltmek ve güncellemek için kolayca yeniden konfigüre edilebilirken, donanımın değişimi veya yükseltilmesi daha komplekstir ve genellikle fiziksel müdahale gerektirir. Yazılım güvenlik yamalarıyla sık sık güncellenir.

Yazılım, geniş çapta bir ağ üzerinden dağıtılıp yönetilebilirken, donanım güvenliği için genelde fiziksel erişim esastır. Bu ayrım, tehdit vektörlerinin doğasının ve saldırılara karşı alınması gereken önlemlerin de farklı olmasını beraberinde getirir.

Yazılım saldırıları uzaktan ve genellikle anonim olarak gerçekleştirilebilirken, donanım saldırıları fiziksel erişim ve cihazla doğrudan etkileşim gerektirdiğinden, doğası gereği daha risklidir. Saldırgan, hedef donanımın güvenlik önlemlerini aşmak için maddi araçlara ihtiyaç duyar.

Sonuç olarak, bir sistemin bütünsel güvenliği için hem donanımın hem de yazılımın güvenlik düzeylerinin üst seviyede tutulması şarttır. Her iki bileşen arasındaki etkileşim sistemin savunmasızlık durumu üzerinde doğrudan etkiye sahiptir.

Yazılım saldırılarının nasıl gerçekleştirildiğini öğrenmek istiyorsanız, Siber Saldırı Örnekleri: Hangi Türler Tehlikeli? yazımıza göz atabilirsiniz.

Hardware Hackleme Yöntemleri

Donanımı hedef alan saldırganlar genellikle fiziksel bileşenleri manipüle etmek veya onlara zarar vermek için çeşitli metodlar kullanırlar. Bununla birlikte, hafıza kalıntılarını çıkartma, devre kartına veya JTAG portlarına yama yapma, bileşenleri değiştirmek, mantık analizörleriyle dijital sinyalleri kaydetmek ve çözümlemek ya da yan kanal saldırıları gibi farklı yöntemler hardware hacklemek için sıkça başvurulur. Saldırgan, bu yöntemlerle cihazın davranış kalıplarını takip ederek güvenlik açıklarını keşfedebilir ve hassas verilere erişim sağlayabilir veya donanımın işlevselliğini kötüye kullanabilir.

Arıza Enjeksiyonu (Fault Injection) İşlemi

Arıza enjeksiyonu, donanım bileşenlerine stres uygulayarak güvenlik açığı ortaya çıkarma yöntemidir. Bu, hedef cihazın koruyucu mekanizmalarının hatalı çalışmasını tetikler ve saldırgana istismar fırsatı verir.

  1. CPU Aşırı Yüklemesi (Overclocking): Bir işlemcinin normal çalışma sınırlarının ötesinde zorlanmasıyla yanıt süresinde ya da veri akışında hatalar yaratılabilir.
  2. DRAM Hammering: Bellek hücrelerine sürekli olarak sinyal gönderilerek bellekten veri sızdırmak amaçlanır.
  3. GPU Alt Gerilim Uygulaması (Undervolting): Grafik işlemcinin istikrarsız bir duruma düşürülmesiyle güvenlik katmanları atlatılabilir.
  4. Kısa Devre Yapma: Cihaz devrelerine kasten kısa devre yaratarak donanımsal arızalar oluşturulur ve bu durumlar faydalanılmak üzere değerlendirilir. Bu atağa maruz kalan cihaz, belirli bir süre için korumasız kalarak saldırgana açık hale gelir. Saldırgan, bu yöntemi kullanarak sistem sıfırlamasını tetikleyebilir, protokolleri atlayabilir veya hassas verileri çalabilir.

Yan Kanal Saldırıları (Side Channel Attacks)

Yan kanal saldırıları, donanımın işlem özelliklerini istismar etmektir.

Bu saldırılar, cihazın fiziksel işleyiş biçiminden kaynaklanan dolaylı bilgilere dayanır. Örneğin, cihazın belirli bir işlemi yaparken tükettiği güç miktarı, programın işletim zamanı veya hatalı işletimlerden kaynaklanan akustik geri bildirimler gibi çeşitli dolaylı kanallar aracılığıyla değerlendirilebilir. Saldırgan, bu verileri analiz ederek cihazın işlediği verinin değerini veya türünü tahmin etmeye çalışır.

Saldırılar zekice ve sessizce gerçekleştirilir.

Bu, donanıma fiziksel bir zarar vermek yerine, cihazın normal işlevleri esnasında ortaya çıkan verileri analiz etmeyi içerir. Saldırganlar, hedef sistemlerin güç tüketimini, elektromanyetik emisyonları veya işlemci zamanlamalarını izleyerek kritik bilgileri ele geçirebilirler.

Yan kanal saldırıları, yüksek düzeyde uzmanlık ve cihazlar hakkında derinlemesine teknik bilgi gerektirir. Bu tür saldırılarla mücadele etmek için, cihaz tasarımcıları ve yazılım geliştiricilerinin, güvenlik önlemlerini donanım ve firmware seviyelerine entegre etmeleri şarttır. Sonuçta, güvenli bir donanım ekosistemi oluşturmak için yan kanal saldırılarına karşı direncin artırılması büyük önem arz etmektedir.

Donanım Güvenliğini Aşma Teknikleri

Donanım güvenliğini aşma yöntemleri, cihazların fiziksel bileşenlerindeki zayıflıkların tespit edilip suistimal edilmesi sürecidir. Saldırgan, bu süreçte donanımların tasarım hataları, güvensiz bileşenler veya koruma mekanizmalarındaki kusurlardan yararlanabilir. Özellikle, hata enjeksiyonu ve yan kanal saldırıları gibi tekniklerle cihazların beklenmeyen şekillerde tepki vermesi sağlanır ve bu durumlar, hassas verilerin çalınması için bir vektör olarak değerlendirilir.

Bir donanımın güvenlik duvarlarını aşmak için kullanılan yöntemler, genellikle saldırganın cihaza doğrudan fiziksel erişim sağlamasını gerektirir. Basit JTAG arayüzüne sızmadan, karmaşık bir mantık analizörü kullanımına kadar değişen bu yöntemler, kullanıcı bilgilerine, kriptografik anahtarlara veya diğer kritik verilere erişim imkanı tanır. Donanımın güvenliğini aşma teknikleri, yalnızca mevcut açıkları kullanmakla kalmaz, aynı zamanda bu açıkları bularak sistemlerdeki güvenlik açıklarını ortaya çıkararak cihazların gelecekteki sürümlerinin daha güvenli hale getirilmesine katkı sağlar.

Güvenlik duvarlarını nasıl aşabileceğinizi öğrenmek isterseniz, Penetest Hakkında Bilmeniz Gerekenler Burada yazımıza göz atabilirsiniz.

Devre Kartına Müdahale

Hardware hacking süreçlerinden biri de devre kartına doğrudan müdahale etmektir. Saldırganların fiziksel olarak cihazı açmaları ve iç bileşenlerle etkileşime geçmeleri gerekir.

  1. Cihazın Açılması: İlk adım olarak cihazın dikkatlice açılması ve devre kartına zarar vermeden erişilmesi gerekmektedir.
  2. Circuit Mapping: Devre kartı üzerindeki bileşen ve yolların analiz edilerek haritalandırılmasını sağlayarak saldırı için uygun noktalar belirlenir.
  3. Dış Modülleri Bağlama: Raspberry Pi gibi eksternal modüllerin belirlenen noktalara bağlanarak cihaz üzerinde kontrol veya iletişim kurulması sağlanır.
  4. JTAG Portuna Erişim: JTAG portunu kullanarak, devre kartında yer alan CPU gibi bileşenlerin programlanmasını veya debug edilmesini mümkün kılarak açıklar tespit edilir. Bu müdahale yöntemleri, cihazın özgün işleyişine müdahale etmek için kullanılır. Hardware hacking, fiziksel müdahalenin, hassas veri sızıntılarına yol açabileceği kritik bir alanı temsil eder. Saldırganlar, bu süreçleri yürütmek için genellikle sofistike araçlar ve derin teknik bilgiye sahip olmalıdır.

Bileşen Değişikliği İle Hackleme

Donanım güvenliğinin ihlalinde, bileşen değişikliği yaygın ve etkili bir yöntemdir. Bu süreç, özgün bileşenlerin yerine taklit veya genel kullanım için üretilmiş olanların monte edilmesini içerir. Böyle bir değişiklik, cihazın güvenlik protokollerinin atlatılmasına olanak tanıyabilir.

Yetkisiz bileşen değişikleri, genellikle donanım kilidinin aşılarak sisteme sızılması amacıyla yapılır. Bu, cihazın savunmasız noktalarını hedef alır.

Cihaz üreticileri genellikle, özel firmware veya donanım bileşenleri ile uyumlu sistemler geliştirir. Ancak bu sistemler bazen sahte bileşenlerle de çalışabilir.

Donanımın fabrika ayarlarından sapması, sistem üzerinde istenmeyen etkileşimlere yol açabilir ve güvenlik açıkları oluşturabilir. Hackerlar bu açıkları bulmak için, orijinal olmayan bileşenleri kullanarak istismar edebilirler.

Örneğin, Nintendo Switch modifikasyonları, sahte bileşenlerin kullanımıyla gerçekleştirilebilir. Bu tür değişiklikler, güvenlik açıklarını su yüzüne çıkarır.

Neticesinde, cihazın donanım güvenliğini aşmanın yollarından biri de, yetkisiz bileşen değişikliği ile mümkündür. Bu yöntem, cihazın orijinal işleyişini bozarak, saldırganların cihaza erişim kazanmasını sağlar.

Fiziksel güvenlik açıklarının yanı sıra, Zeroday Nedir ve Nasıl Korunabilirsiniz? başlıklı makalemizde sıfır gün zafiyetleri hakkında bilgi edinebilirsiniz.

Hafıza Dökümlerini Çıkarma (Extracting Memory Dumps)

Hafıza dökümü çıkarma işlemi, donanımın fiziksel belleğinden verilerin kopyalanması sürecidir. Saldırganlar, cihazların RAM içeriklerini, anlık bir bellek görüntüsü oluşturmak için kopyalarlar. Bu işlem genellikle cold boot saldırıları veya bellek döküm araçları kullanılarak gerçekleştirilir. Böylece, şifreler, şifreleme anahtarları ve diğer hassas veriler ele geçirilebilir.

Bu yöntem özellikle şifrelenmiş verilerin saklandığı cihazlarda kritik bir tehdit oluşturur. Saldırganlar, cihaz hafızasındaki şifrelenmiş veriyi şifresiz biçimde ele geçirerek, güvenlik duvarlarını anlamsız kılabilmektedirler. Bu durum, veri güvenliği için ciddi bir risk teşkil etmektedir.

JTAG Portunu Kullanma

JTAG portu, donanım hata ayıklama ve programlama için kullanılan bir arabirimdir. Bilgisayar sistemlerinde ve diğer elektronik cihazlarda yaygın olarak bulunur. Bu port, çip setlerinin ve devrelerin doğrudan kontrolü için tasarlanmıştır, dolayısıyla donanım hata ayıklama çabalarında kritik bir öneme sahiptir.

Saldırganlar JTAG portunu, cihazın firmware’ini dökümlemek için kullanabilirler. Bu, güvenliğin kökten analizi anlamına gelir ve saldırganlara ciddi avantajlar sağlayabilir.

Özellikle entegre devrelerin test edilmesi ve programlanması esnasında kullanılan JTAG portu, bir saldırganın cihazın iç çalışmalarına derinlemesine erişim sağlaması için bir fırsat sunar. İlerleyen teknoloji ile birlikte bu arabirimlerin güvenliği de artmış olmasına rağmen deneyimli saldırganlar, bu portları kötü amaçlar için kullanabilmektedir. Örneğin, güvenlik önlemlerini atlatabilir, hata ayıklama bilgilerini çalabilir veya kök hizmet erişimi (root access) kazanabilirler.

JTAG kullanarak yapılan saldırılar oldukça teknik beceri gerektiren ve sofistike işlemlerdir. Saldırganların cihazın hata ayıklama modunu etkinleştirmesi, bellekten veri dökümü yapılabilmesi için uygun koşulları yaratır. Böyle bir erişim sağlandığında, saldırgan cihazın firmware’ini çıkarabilir, potansiyel güvenlik açıklarını belirleyebilir ve bu açıkları kullanarak cihaz üzerinde tam kontrolü ele geçirebilir. Bu tür bir saldırı başarılı olduğunda, cihaz üreticilerinin güvenlik önlemleri geçersiz kılınmış olur ve bu cihazların tüm işlevleri üzerinde tam erişim sağlanmış olur.

Mantık Analizörü ile İzleme

Mantık analizörleri, dijital sinyalleri kaydeden ve çözümleyen araçlardır. Özellikle işleyişindeki hataların belirlenmesinde etkin olarak kullanılırlar. Bu yüzden hardware hacking süreçlerinde de önemli bir rol oynamaktadırlar.

Bu araçlar, saldırganların hedef cihazın hata ayıklama (debugging) arayüzüne bağlanarak iletilen verileri takip etmelerini sağlar. Takip işlemi sırasında, sinyallerin yol izlediği devre elemanları üzerinden veri akışını izlemek mümkündür. Böylece erişilebilir hale gelen bootloader veya kernel günlükleri gibi sistem unsurları incelenebilir.

Logic Analyzer ile izleme, saldırganlara, cihaz firmware’inde güvenlik açıklarını tespit etme ve bu açıklar üzerinden arka kapı (backdoor) erişimi kazanma fırsatı sunar. Daha sonra bu erişim, yetkisiz yazılım yüklemeleri veya hassas verilerin çalınmasında kullanılabilir.

Bir hacker için Mantık Analizörü kullanarak yapılan saldırılar, görece az rastlanan bir yöntem olmasına rağmen yüksek etkililik gösterir. Bu yöntem özellikle IoT cihazları gibi güvenlik önlemleri daha az kompleks olan sistemlerde büyük tehlike arz eder.

Donanım güvenliğinin bu kadar hassas olması, Mantık Analizörleri gibi araçların kullanımını daha da önemli kılmaktadır. Bu nedenle güvenlik profesyonelleri, cihaz güvenliklerini bu tür saldırılara karşı nasıl daha dirençli hale getirecekleri konusunda bilgilendirilmelidir.

Diğer siber güvenlik konularında derinlemesine bilgi ve eğitim almak istiyorsanız, kurslarımızı incelemek için CyberSkillsHub Siber Güvenlik Kursları sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

Faruk Ulutaş

Faruk Ulutaş, siber güvenlik alanında derinlemesine bir uzmanlıkla donanmış bir bilgisayar mühendisidir. Kapsamlı programlama diline hakimiyeti ve geniş tecrübesi ile çeşitli siber güvenlik projelerinde yer alıp başarılı sonuçlar elde etmiştir. Çeşitli hackathon, kodlama maratonları ve Capture The Flag (CTF) yarışmalarında, hem yurt içinde hem de yurt dışında, gösterdiği üstün performansla sıkça ön plana çıkmıştır. Ayrıca, küresel ölçekte faaliyet gösteren bazı büyük şirketlerin siber güvenlik sistemlerinde kritik güvenlik açıklıklarını başarıyla belirlemiştir. Üstlendiği projelerde kullanıcı güvenliğini sağlamak ve siber saldırılara karşı koymak için çözüm üretme konusunda büyük bir yetenek sergilemiştir. Ulutaş, CyberSkillsHub üzerindeki rolü ile birlikte, öğrencilere kendi deneyimlerini ve bilgilerini aktararak siber güvenlik konusunda yeteneklerini geliştirmelerine yardımcı olmayı hedeflemektedir.