چگونه با دی‌اِن‌اِی، یک کامپیوتر را هک کنیم

محققان دانشگاه واشینگتن نشان داده‌اند که با ایجاد تغییرات جزیی در کد نرم‌افزار توالی‌یاب دی‌اِن‌اِی و استفاده از یک رشته دی‌اِن‌اِی آلوده به کد مخرب، می‌توان در یک کامپیوتر نفوذ کرد. Lee Organick دانشجوی دکترای این دانشگاه که سابقه‌ای در حوزه زیست‌شناسی مصنوعی (synthetic biology ) دارد امیدوار است که نتایج این تحقیق باعث افزایش آگاهی محققان حوزه بیوانفورماتیک در مورد امنیت بسیار پایین چنین نرم‌افزارهایی شود.

او و همکارانش برای نشان دادن این که چطور می‌توان از یک رشته دی‌اِن‌اِی برای حمله به چنین نرم‌افزارهایی استفاده کرد، از یک مرحله مهم در توالی‌یابی دی‌اِن‌اِی استفاده کردند. مرحله‌ای که در آن کامپیوتر توالی‌یاب، چیدمان چهارنوع نوکلئوتید موجود در یک رشته دی‌اِن‌اِی را ( که با حروف A و C و G و T نمایش داده می‌شوند) در قالب مجموعه‌ای از صفرها و یک‌ها ترجمه می‌کند؛ بعنوان مثال A بصورت 00 ترجمه می‌شود یا C بصورت 01.

محققان دانشگاه واشینگتن، از رشته‌های دی‌اِن‌اِی موجود در این لوله آزمایش برای نفوذ به یک کامپیوتر استفاده کرده‌اند.

این محققان یک دستور ساده کامپیوتری را بصورت رشته ای از 176 حرف A , C و G و T در دی‌اِن‌اِی ذخیره کردند. با خوانده شدن این توالی توسط نرم‌افزار توالی‌یاب، کدی روی کامپیوتر اجرا می‌شود که دسترسی غیرمجاز به آنرا فراهم می‌کند. آن‌ها در این تحقیق نرم‌افزار FASTQ را که بطور معمول برای خواندن و فشرده‌سازی توالی دی‌اِن‌اِی استفاده می‌شود مورد حمله قرار دادند و البته برای اینکه بتوانند نقشه خود را عملی کنند، در کدهای نرم‌افزار FASTQ هم تغییراتی ایجاد کردند و ظرفیت بافر آنرا به گونه‌ای ثابت نگاه داشتند تا در زمان بررسی دی‌اِن‌اِی آلوده به کد مخرب، سرریز شود. بافرها حافظه‌های موقتی هستند که به برنامه اجازه اجرای دستورات را می‌دهند. بافری که ظرفیت ثابتی داشته باشد، سرریز شده و داده روی بخش‌های دیگری از حافظه کامپیوتر نوشته خواهد شد (1).  وقتی نرم‌افزار FASTQ سعی در خواندن رشته دستکاری شده دی‌اِن‌اِی دارد، بافر کامپیوتر سرریز می‌شود. این کد مخرب امکان کنترل از راه دور کامپیوتر قربانی را فراهم کرده و در نهایت سبب مختل شدن عملکرد آن می‌شود. باید توجه داشت که محققان در این تحقیق، به دلایل امنیتی بجای استفاده از آسیب‌پذیری‌های واقعی موجود در این سامانه‌ها، خودشان یک آسیب‌پذیری ساختگی در سامانه توالی‌یاب ایجاد کرده‌اند. به بیان دیگر چنین حمله‌ای را نمی‌توان در حالت واقعی روی چنین تجهیزاتی اجرا کرد.

این گروه تأکید می‌کند که تا کنون چنین حمله‌ای ( جایگذاری یک کد کامپیوتری آلوده در دی‌اِن‌اِی ) گزارش نشده است و مهاجم برای این کار نیاز به دانش و تخصص ویژه‌ای در این حوزه و نیز دسترسی به امکانات آزمایشگاهی دارد. آن‌ها امیدوارند که نتایج این تحقیق بعنوان زنگ هشداری در مورد گونه‌های جدیدی از حملاتی باشد که شاید در آینده شاهد آن‌ها خواهیم بود. از آنجایی که نقاط دسترسی معمول به کامپیوترها، روزبه‌روز ایمن‌تر می‌شوند، شاید در آینده ساده‌ترین راه نفوذ به یک کامپیوتر یا حتی یک شبکه کامپیوتری، استفاده از روش‌های غیرمعمولی نظیر استفاده از یک دی‌اِن‌اِی آلوده باشد. چنین حمله‌ای از آزمایشگاهی به آزمایشگاه دیگر قابل گسترش است. بسیاری از آزمایشگاه‌ها بجای اینکه هزینه کنند و دستگاه توالی‌یاب خود را داشته باشند، دی‌اِن‌اِی را به شرکت‌های دیگری می‌سپارند تا آنرا تجزیه و تحلیل کرده و نتیجه را برایشان بفرستند. در طول فرآیند یافتن توالی دی‌اِن‌اِی، بیت‌های نمونه‌ها با سایر نمونه‌ها ترکیب می‌شوند و در این صورت مهاجمان می‌توانند کدهای مخرب دی‌اِن‌اِی را از طریق چنین سرویس‌هایی به سایر نمونه‌ها وارد کنند .

قطعاً یکی از راه‌های ناکام گذاشتن مهاجمان در اجرای چنین حملاتی افزایش امنیت این نرم‌افزارها است. اما به گفته محققان، این برنامه‌های توالی‌یابی اغلب توسط افرادی نوشته می‌شوند که آگاهی کافی از جدیدترین روش‌های حفظ امنیت کامپیوترها ندارند. محققان با انتخاب 13 برنامه نرم‌افزاری متن‌باز که در دستگاه‌های مختلفی از دستگاه‌های بزرگ توالی‌یاب دی‌اِن‌اِی گرفته تا آن‌هایی که روی کامپیوترهای آزمایشگاهی اجرا می‌شوند، به بررسی کد این نرم‌افزارها پرداختند تا آسیب‌پذیری‌ها یا نقایص امنیتی آن‌ها را بیابند و در این میان، درون کد برنامه‌ها شمار زیادی از توابع ناایمن را یافتند.

پی‌نوشت:

1- حمله «سرریز بافر» از جمله حملات شناخته شده و مهلکی است که می‌توان روی یک سامانه کامپیوتری اجرا کرد.