Este dispositivo del tamaño de una moneda puede hackear un Boeing 737
Los hackers han pirateado autos, dispositivos médicos e incluso redes de suministro de agua y electricidad. Pero aunque está demostrado que los componentes digitales de tantos sistemas vitales son vulnerables al cibersabotaje, los sistemas informáticos de los aviones, afortunadamente, han seguido siendo excepcionalmente inaccesibles para los hackers. Hasta ahora.
Un grupo de investigadores académicos lleva años probando una idea para la ciberseguridad de la aviación. Sugieren que tal vez un avión podría hackearse como lo han hecho con otros equipos que no están conectados a internet. Bastaría con acceder físicamente a él de forma subrepticia y conectar un dispositivo capaz de ejecutar en silencio el código malicioso.
Mañana, en la Conferencia de Ciberseguridad de Usenix, investigadores de la Universidad de California en San Diego (UCSD) y del Oberlin College presentarán una técnica capaz de tomar el control del piloto automático de un Boeing 737.
El ataque puede alterar la ruta o modificar de forma imperceptible variables esenciales para los cálculos de despegue y combustible, mientras falsifica la información que aparece en la pantalla del piloto. Según los investigadores, estas modificaciones podrían provocar una salida de pista durante el despegue, una incursión en el espacio aéreo de otro país o incluso un accidente catastrófico.
Para llevar a cabo ese ataque, han construido un prototipo de dispositivo con conexión Wi-Fi, del tamaño aproximado de una moneda, que cuesta menos de 100 dólares. En menos de un minuto, ese dispositivo puede colocarse en un puerto accesible, a través de una trampilla en el exterior del avión a la que suelen tener acceso trabajadores de mantenimiento y otros empleados.
Una vez instalado, el dispositivo puede enviar señales eléctricas a través de una de las redes internas del 737. Así, falsea órdenes dirigidas a los sistemas que controlan el piloto automático y altera la información mostrada al piloto en la cabina de vuelo, como el peso total del avión o la temperatura exterior. Estas variables son fundamentales para los cálculos de despegue del 737.
El dispositivo de piratería de los investigadores, junto a una moneda de veinticinco centavos de dólar para que se pueda apreciar la escala.
Cortesía de la UCSD
Esta técnica es fruto de un proceso que se prolongó durante más de una década y supuso la compra de componentes de avión por valor de decenas de miles de dólares para realizar las pruebas. Su viabilidad demuestra que este tipo de piratería mediante acceso físico es una amenaza real en manos de saboteadores con recursos suficientes y revela un importante “punto ciego” en la seguridad de las aeronaves. A diferencia de colocar una bomba en un avión, este ataque ofrecería al agresor mayor control y sigilo, además de más margen para negar su autoría, opinan los investigadores.
“Si pudieras disponer de 60 segundos en un avión, ¿qué podrías hacer?”, pregunta Stefan Savage, uno de los profesores de informática de la UCSD que dirigió el proyecto, al describir la pregunta que motivó inicialmente su línea de investigación. “Pues bien, resulta que hay un puerto al que se puede acceder desde el exterior, sin herramientas especiales y en unos 15 segundos. Y es posible introducir un dispositivo electrónico un poco más grande que una moneda de veinticinco centavos que te permite decirle al piloto automático qué hacer y mentir al piloto sobre cambios en el plan de vuelo”.
El dispositivo de piratería, abajo, junto al conector de un Boeing 737 en el que encaja.
Cortesía de la UCSD
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Los investigadores no revelan a qué puerto del 737 se dirigieron, ni dan a conocer detalles sobre cómo su dispositivo puede falsificar comandos dirigidos a las computadoras del avión.
Han colaborado estrechamente con Boeing para compartir sus hallazgos; de hecho, revelaron por primera vez parte de su investigación a la empresa hace más de seis años. Llegaron incluso a probar y demostrar su ataque en un laboratorio de pruebas de Boeing.
WIRED se puso en contacto con Boeing para preguntarle sobre el trabajo de los investigadores. La empresa respondió que había revisado los diseños, instalaciones e interfaces en respuesta a los hallazgos de los investigadores. Sin embargo, restó importancia al riesgo práctico de la técnica de piratería mediante acceso físico. “Nuestros expertos técnicos confían en que las capas de protección implantadas en el avión, incluidas las del diseño del sistema y el entorno operativo, proporcionan una mitigación suficiente para limitar significativamente la viabilidad y el riesgo de ataques en el mundo real”, reza el comunicado.
Por su parte, los investigadores aseguran que Boeing no les ha informado de ninguna solución técnica para las vulnerabilidades que han descubierto, y consideran posible que la empresa no implemente ninguna actualización de este tipo en los próximos años, dada la escasa frecuencia con la que se rediseñan los aviones comerciales.
Esa falta de una actualización de seguridad inmediata para los aviones no debería causar pánico ni justificar la inmovilización de la flota, escriben en su artículo. “Todos los autores de este artículo viajan habitualmente en aviones Boeing 737 y esperan seguir haciéndolo”, afirma la introducción del artículo.
Sin embargo, Savage sostiene que la investigación demuestra la necesidad de mejorar a largo plazo la ciberseguridad de los componentes aeronáuticos. También reclama medidas operativas más inmediatas para controlar quién puede acceder a un avión mientras está en tierra. La solución que propone es sellar el puerto con resina epoxi o retirar el conector.
“Esto es algo contra lo que la industria de la aviación querrá prepararse”, sentencia Savage. “Yo no me lo tomaría a la ligera”.
Construir un avión para luego hackearlo
El interés del equipo por hackear aviones comenzó hace casi quince años. Por entonces, algunos de sus miembros habían demostrado las primeras técnicas eficaces para atacar por internet los sistemas de un automóvil, incluido el control de la dirección y los frenos. Sus métodos de ataque, en particular los llevados a cabo aprovechando el sistema OnStar de un Chevy Impala, marcaron el inicio de una era de investigación sobre la piratería informática en el sector de la automoción.
En última instancia, aquello condujo a un cambio radical en las prácticas de ciberseguridad de los fabricantes de automóviles, incluyendo la puesta en marcha de programas de recompensas por errores en los autos y la contratación de hackers especializados en autos para ayudarles a erradicar las vulnerabilidades.
A raíz de ese trabajo de piratería de automóviles, un miembro del equipo, Kirill Levchenko, por entonces investigador científico de la UCSD, sugirió que intentaran hackear sistemas de aviones. Pero, a diferencia de un Chevy Impala, un Boeing 737 superaba con creces su presupuesto. “Le señalé que no podíamos precisamente comprar un avión y dejarlo estacionado afuera, pero él no se desanimó”, cuenta Savage.
Durante los años siguientes, el equipo compró componentes de ese modelo cada vez que los encontraba en el mercado de segunda mano. Acabó invirtiendo decenas de miles de dólares. Para 2019, ya había montado Triton, un banco de pruebas de aviónica formado por piezas de un 737 conectadas entre sí.
El profesor de la UCSD Aaron Schulman pulsa un botón de la computadora de gestión de vuelo que forma parte del banco de pruebas de aviónica.
Foto: Erik Jepsen/Universidad de California en San Diego
Por esas mismas fechas, el profesor de la UCSD Aaron Schulman trabajaba en otro proyecto de investigación sobre dispositivos para clonar tarjetas de crédito. Los hackers los instalaban físicamente en los terminales de punto de venta de las gasolineras para robar información de pago. “Nos dimos cuenta de que existe una amenaza real de que alguien conecte un dispositivo a un “bus”, lea la información que contiene e incluso pueda llegar a tomar el control del mismo”, explica Schulman. Con “bus” para se refiere a una red interna que conecta los componentes de un equipo digital. Schulman empezó a preguntarse si un ataque de acceso físico similar podría funcionar en la red interna de un avión. “Pensamos: ‘Un momento, tenemos que replantearnos todo’”.
Con esa idea, Sam Crow, uno de los estudiantes que investigaban con Schulman, revisó cientos de páginas de diagramas de cableado de Boeing. Descubrió un puerto protegido únicamente por una trampilla sin cerradura y conectado a un bus que comunicaba dos componentes cruciales: la computadora de gestión de vuelo y la unidad de visualización y control multipropósito. Poco después comprobó en Triton que podía enviar señales con una intensidad superior a la de las legítimas y sobrescribir las órdenes del sistema con las suyas. El equipo llamó ‘Bus Driver’ a la técnica.
Ahora había encontrado un punto de acceso a la red desde el que podía enviar esos comandos eléctricos y manipular el plan de vuelo del avión y partes críticas de la interfaz del piloto. Como refiere Savage, “era como si hubiera encontrado el maldito conducto de escape de la Estrella de la Muerte”.
Un diminuto polizón con Wi-Fi a bordo
En la primavera de 2020, el equipo alertó a Boeing de sus hallazgos y obtuvo una respuesta sorprendentemente receptiva. Seguirían compartiendo con la empresa las novedades sobre sus hallazgos durante los años siguientes.
Crow perfeccionó rápidamente su dispositivo hasta conseguir una versión lo suficientemente pequeña como para caber en el puerto expuesto del 737, bajo la tapa antipolvo que normalmente lo cubría, ocultando así por completo el dispositivo a la vista. El diminuto artilugio incluía un chip capaz de ejecutar su código de ataque, así como un módulo de radio Wi-Fi. En teoría, el módulo permitiría que el dispositivo se conectara a internet mediante el Wi-Fi del avión y avisara a su operador. Desde fuera, el atacante podría controlarlo y decidir qué órdenes enviar.
Cuando llegó la pandemia de covid, Schulman envió a casa de Crow el banco de pruebas de aviónica del grupo. Crow siguió trabajando con él desde su dormitorio. Pronto había mejorado la capacidad del aparato para interceptar, alterar y falsificar de forma imperceptible los comandos dirigidos a los sistemas sensibles del avión. Podía, por ejemplo, conectarse a la computadora de gestión de vuelo y modificar los puntos de ruta programados en el piloto automático, redirigiendo así el vuelo del avión, o alterar variables como su peso o la temperatura exterior. Al mismo tiempo, al manipular electrónicamente la unidad de visualización y control multipropósito, podía impedir que esos cambios aparecieran en la pantalla del piloto.
La computadora de gestión de vuelo, modificada para mostrar el nombre de la técnica de hackeo de los investigadores: “Bus Driver”.
Foto: Erik Jepsen/University of California San Diego
Si se engaña al piloto para que piense que la temperatura exterior es más baja (o que la carga de pasajeros y mercancías del avión es menor) de lo que es en realidad, es posible que el 737 no alcance la velocidad necesaria para el despegue antes de quedarse sin pista. Si se altera el plan de vuelo, se podría hacer que el piloto automático cambiara el rumbo del avión para que entrara en el espacio aéreo de otro país, donde podría ser interceptado por la fuerza aérea. Un cambio repentino en la navegación podría hacer que un avión se estrellara contra una montaña, o uno gradual podría desviar un vuelo transoceánico en la dirección equivocada hasta que se quedara sin combustible sobre el mar. “Podría ser algo tan sutil como estar sobre el Pacífico, ver azul por todas partes, y que esto te desvíe 3 grados del rumbo, con lo que de repente te encuentras en medio de la nada”, explica Schulman.
Los investigadores señalan que un piloto prudente sería capaz de recuperarse de casi cualquiera de los ataques que han imaginado: tomar el control manual del avión anula el piloto automático, e incluso si la unidad de visualización y control multipropósito fuera hackeada, los valores correctos aparecerían en otra pantalla de la cabina. Pero incluso en este escenario, señala Schulman, el piloto “vería que algo no cuadra, pero no tendría ni idea de por qué, lo que resultaría muy confuso y podría dejarlo sin saber con certeza qué hacer”. En un escenario menos optimista (o si el hacker llevara a cabo un cambio más sutil), Schulman explica que es posible que el piloto no se diera cuenta hasta que fuera demasiado tarde.
En su artículo, los investigadores esbozan una serie de soluciones para la vulnerabilidad que han descubierto. A más largo plazo, sin embargo, sugieren que los sistemas de los aviones podrían actualizarse para incluir en su software defensas que detecten la técnica «Bus Driver», que aíslen mejor eléctricamente los sistemas (como ocurre en algunos aviones militares) o incluso que se añada autenticación criptográfica para evitar la suplantación de señales entre los sistemas del avión.
Pedir este tipo de actualizaciones dista mucho de ser alarmista, indica Beau Woods, consultor de ciberseguridad. Beau ha ejercido como asesor de la Agencia de Ciberseguridad y Seguridad de las Infraestructuras y como miembro del Consejo Técnico Cibernético Industrial de Boeing. “Es totalmente posible que alguien del personal suba a un avión cuando está en tierra, en pleno mantenimiento, y coloque este tipo de dispositivo allí”, advierte Woods, que leyó el trabajo de los investigadores antes de su publicación. El artículo “parece aportar pruebas empíricas sólidas sobre algunos escenarios realistas para adversarios de gran capacidad”, opina.
La técnica de los investigadores, según él, muestra cómo el “modelo de amenaza” de cualquier sistema altamente sensible tiene que cambiar a medida que avanza la tecnología de los posibles atacantes; en este caso, al hacerse posible instalar todo un conjunto de hardware capaz de conectarse a la red Wi-Fi de un avión y transmitir comandos a sus sistemas.
"Ahora que se ha publicado la investigación, se puede comprender y reconocer que la realidad ha cambiado", concluye Woods. “Los modelos de amenaza del siglo XX rara vez resisten el contacto con las herramientas y técnicas del siglo XXI”.
Artículo originalmente publicado en WIRED.com. Adaptado por Mauricio Serfatty Godoy.