TEMPEST (コード)

TEMPEST（テンペスト）は、米国の国家安全保障局（NSA）の仕様およびNATOの認証におけるコードネームであり、意図しない電波や電気信号、音、振動などの漏洩電磁波を通じて情報システムをスパイする行為または攻撃を指す。TEMPESTは、他者をスパイする方法と、そのようなスパイ行為から機器を保護する方法の両方を対象としている。この保護の取り組みは、通信セキュリティ（COMSEC）のサブセットであるエミッションセキュリティ（EMSEC）としても知られている。その受信方法は、高周波MASINTの範疇に入る。

コンピュータのエミッションをスパイするアメリカ国家安全保障局の手法は機密扱いであるが、保護基準の一部はアメリカ国家安全保障局または国防総省によって公開されている。スパイ行為から機器を保護するには、距離、シールド、フィルタリング、およびマスキングが用いられる。TEMPEST規格は、壁からの機器の距離、建物や機器におけるシールドの量、機密情報と非機密情報を伝送する配線を分離する距離、ケーブルのフィルター、さらには配線や機器と建物の配管との間の距離やシールドなどの要素を義務付けている。ノイズは、実際のデータをマスキングすることで情報を保護することもできる。サムネイル|テレプリンター信号をワンタイムテープとXOR（排他的論理和）するために使用されたBell 131B2ミキサー。これは、放射された信号を使用して機密の平文が抽出された最初のデバイスである。 TEMPESTの多くは電磁的漏洩に関するものであるが、音や機械的振動も包含している。例えば、スマートフォン内のモーションセンサーを使用してユーザーのキーストロークを記録することが可能である。漏洩電磁波（Compromising emissions）は、意図しない情報を帯びた信号として定義されており、これを傍受して分析する（サイドチャネル攻撃）ことで、情報処理機器によって送信、受信、操作、またはその他の方法で処理された情報が明らかになる可能性がある。

歴史第二次世界大戦中、ベルシステムは米軍に131-B2ミキサー装置を提供した。この装置は、ワンタイムテープ（SIGTOTシステム）や、それ以前のSIGCUMと呼ばれるローター式鍵生成器からの鍵情報を用いて、テレプリンター信号をXORすることで暗号化するものであった。この装置は動作に電気機械式リレーを使用していた。その後、ベル社は通信部隊に対し、ミキサーから離れた場所でも電磁波のスパイクを検知し、平文を復元できることを報告した。実験室で発見されたこの現象が本当に危険なものかどうかについて懐疑的な意見があったため、彼らはロウアー・マンハッタンのヴァリック通りにある通信部隊の暗号センターから平文を復元できることを実演した。これに驚いた通信部隊は、ベル社にさらなる調査を依頼した。ベル社は、放射信号、施設から伸びる配線上を伝わる信号、磁場という3つの問題分野を特定した。考えられる解決策として、彼らはシールド、フィルタリング、マスキングを提案した。左|サムネイル|ローターマシン（このSIGCUMなど）は、初期の漏洩TEMPEST効果の主な発生源であった。ベル社は、シールドとフィルタリングを備えた改良型ミキサー131-A1を開発したが、維持が難しく、配備コストが高すぎることが判明した。その代わりに、関連する司令官に問題が警告され、密かな傍受を防ぐために通信センターの周囲に直径（約30メートル）のゾーンを管理するよう助言され、事態はそのまま放置された。その後1951年に、CIAは131-B2ミキサーの問題を再発見し、暗号化された信号を運ぶ回線から4分の1マイル離れた場所で平文を復元できることを発見した。信号線と電源線用のフィルターが開発され、推奨される管理境界の半径は（約60メートル）に拡大されたが、これは技術的な基準というよりも、司令官が達成できると期待される範囲に基づいていた。

その後、システムの評価と可能な解決策の開発という長いプロセスが続いた。ローターの回転に伴う電源線の変動など、他の漏洩効果も発見された。電気機械式暗号化システムのノイズを利用するという疑問は1940年代後半に提起されていたが、この時、起こり得る脅威として再評価された。音響エミッションは平文を明らかにする可能性があったが、それはピックアップ装置が音源に近い場合のみであった。それにもかかわらず、平凡なマイクでも十分であった。部屋を防音にすることは、反射を取り除き、レコーダーによりクリーンな信号を提供することになるため、問題をさらに悪化させた。サムネイル|このフリデン・フレキソライターのようなリレー論理回路も、初期のTEMPEST放射の主要な発生源の1つであった。 1956年に海軍調査研究所（NRL）は、より低い電圧と電流で動作し、結果として放射がはるかに少ない、より優れたミキサーを開発した。これは、より新しいアメリカ国家安全保障局の暗号化システムに組み込まれた。しかし、多くのユーザーは、より遠距離でテレプリンターを駆動するため、あるいは複数のテレプリンターが接続されている場所で、より高い信号レベルを必要としていたため、新しい暗号化デバイスには、信号を元の高い強度に戻すオプションが含まれていた。NSAは、フィルタリング、シールド、接地、および物理的な分離を通じて、機密通信経路を隔離するための技術と仕様の開発を開始した。これは、機密の平文を伝送する回線を、非機密データのみを伝送することを目的とする回線（後者はしばしば安全な環境の外にまで及ぶ）から分離するものであった。この分離の取り組みは、赤/黒コンセプト（Red/Black Concept）として知られるようになった。1958年のNAG-1と呼ばれる共同ポリシーでは、（約15メートル）の管理限界に基づいて、機器と施設の放射基準が設定された。また、TEMPEST問題の様々な側面についての機密レベルも指定された。このポリシーは翌年、カナダと英国で採用された。海軍、陸軍、空軍、NSA、CIA、国務省の6つの組織が、その実施に向けた取り組みの大部分を提供することになった。

問題はすぐに表面化した。諜報データの処理にコンピュータ化が重要になりつつあり、コンピュータとその周辺機器を評価する必要があったが、その多くに脆弱性が認められた。当時人気があったI/Oタイプライターであるフリデン・フレキソライターは、最も強力なエミッターの1つであることが判明し、フィールドテストでは最大（約1キロメートル）の距離で読み取り可能であった。米国の通信セキュリティ委員会（USCSB）は、機密情報について海外での使用を禁止し、米国内での使用を「Confidential（親展・秘）」レベルに制限し、それも（約120メートル）のセキュリティゾーン内のみとするFlexowriterポリシーを作成したが、ユーザーはこのポリシーを煩わしく非現実的であると感じた。その後、アメリカ国家安全保障局は、ブラウン管ディスプレイ（CRT）の導入により同様の問題を発見したが、これも強力な放射源であった。

ポリシーの推奨から、より厳格に施行されるTEMPEST規則への移行には、複数年のプロセスを要した。22の個別の機関と調整された結果のDirective 5200.19は、1964年12月にロバート・マクナマラ国防長官によって署名されたが、完全に実施されるまでにはさらに数ヶ月を要した。アメリカ国家安全保障局の正式な実施は1966年6月に発効した。

一方、主に鉄のカーテンの向こう側にある米国の海外施設で約900個のマイクが発見されたことで、音響エミッションの問題はより深刻になった。これへの対応策として、「金魚鉢」というニックネームで呼ばれる、一部が透明な「部屋の中の部屋」という囲いが建設された。他のユニットは電子エミッションを封じ込めるために完全にシールドされていたが、内部で働くことになっていた職員には不評であった。彼らはその囲いを「肉の貯蔵庫」と呼び、ドアを開けっ放しにすることもあった。それにもかかわらず、これらはモスクワの米大使館などの重要な場所に設置され、国務省用と駐在武官用にそれぞれ1つずつ、計2つが設置された。鍵生成機器のためにアメリカ国家安全保障局に設置されたユニットは、13万4000ドルの費用がかかった。

TEMPEST規格は1970年代以降も進化し続け、新しいテスト方法や、特定の場所や状況におけるリスクを考慮した、よりニュアンスのあるガイドラインが導入された。80年代には、セキュリティの必要性がしばしば抵抗に遭った。NSAのデビッド・G・ボークによれば、「時間と費用の利益のために厳格な技術的基準が削り取られるとき、今日でも私たち自身のサークル内で耳にする事柄のいくつかは、エニグマ暗号機を抱える傲慢な第三帝国を恐ろしいほどに彷彿とさせる」という。

概要 1984年、ゼニス・データ・システムズは米軍にTEMPESTコンピュータを供給する1億ドルの契約を獲得した。ヒースキットの店舗の技術者は、ゼニスのTEMPESTコンピュータを見たときのことを次のように語っている。

「数時間後、電話が鳴り、本社からなぜ我々がTEMPESTコンピュータに首を突っ込んでいるのかと尋ねられた」と技術者は回想している。

シールド基準 TEMPEST規格の具体的な内容の多くは機密情報として扱われているが、一部の要素は公開されている。現在の米国およびNATOのTempest規格では、3つのレベルの保護要件が定義されている。

NATO SDIP-27 Level A（旧AMSG 720B）および USA NSTISSAM Level I

「Compromising Emanations Laboratory Test Standard（漏洩電磁波の実験室試験基準）」これは「NATO Zone 0」環境で運用される機器向けの最も厳しい基準であり、攻撃者がほぼ即座にアクセスできる（例：隣の部屋、1メートルまたは3フィートの距離）と想定されている。

NATO SDIP-27 Level B（旧AMSG 788A）および USA NSTISSAM Level II

「Laboratory Test Standard for Protected Facility Equipment（保護施設機器の実験室試験基準）」これは「NATO Zone 1」環境で運用される機器向けのわずかに緩和された基準であり、攻撃者が約（約65フィート）より近づくことができない（または建材がこの距離の自由空間減衰に相当する減衰を保証する）と想定されている。

NATO SDIP-27 Level C（旧AMSG 784）および USA NSTISSAM Level III

「Laboratory Test Standard for Tactical Mobile Equipment/Systems（戦術機動機器/システムの実験室試験基準）」「NATO Zone 2」環境で運用される機器向けのさらに緩和された基準であり、攻撃者は（約328フィート）の自由空間減衰に相当する減衰（または建材による同等の減衰）に対処する必要がある。

追加の基準には以下のものがある。

NATO SDIP-29（旧AMSG 719G）

「Installation of Electrical Equipment for the Processing of Classified Information（機密情報処理用電気機器の設置）」この規格は、例えば接地やケーブル距離に関する設置要件を定義している。

AMSG 799B

「NATO Zoning Procedures（NATOゾーニング手順）」セキュリティ境界内の個々の部屋をZone 0、Zone 1、Zone 2、またはZone 3に分類できる減衰測定手順を定義しており、これにより、それらの部屋で機密データを処理する機器にどのようなシールド試験基準が必要かが決定される。

アメリカ国家安全保障局および国防総省は、情報公開法の請求を受けてTEMPESTの要素の一部を機密解除したが、公開された文書は多くの重要な数値や記述を黒塗りしている。機密解除されたTEMPEST試験基準のバージョンは大幅に黒塗りされており、エミッションの制限や試験手順は伏せられている。入門用のTempestハンドブックNACSIM 5000の黒塗りバージョンは、2000年12月に一般公開された。さらに、現在のNATO規格SDIP-27（2006年以前はAMSG 720B、AMSG 788A、およびAMSG 784として知られていた）は現在でも機密扱いである。サムネイル|TEMPESTシールド要件それにもかかわらず、機密解除された一部の文書は、TEMPEST規格で要求されるシールドに関する情報を提供している。例えば、軍事ハンドブック1195には右のグラフが含まれており、様々な周波数における電磁シールド要件が示されている。機密解除されたシールドエンクロージャのアメリカ国家安全保障局仕様でも同様のシールド値が提示されており、「1 kHzから10 GHzで最低100 dBの挿入損失」が要求されている。現在の要件の多くは依然として機密であるため、この100 dBのシールド要件と、より新しいゾーンベースのシールド規格との間に、一般に入手可能な相関関係は存在しない。

さらに、多くの離隔距離要件やその他の要素は、機密解除されたNSAの赤/黒設置ガイダンスであるNSTISSAM TEMPEST/2-95で提供されている。

認証いくつかのNATO諸国の情報セキュリティ機関は、認定された試験ラボや、これらの試験に合格した機器のリストを公開している。

カナダ: Canadian Industrial TEMPEST Program ドイツ: BSI German Zoned Products List 英国: UK CESG Directory of Infosec Assured Products, Section 12 米国: NSA TEMPEST Certification Program

また、アメリカ合衆国陸軍は、アリゾナ州フォート・ワチュカにある米陸軍電子実験場の一部としてTEMPEST試験施設を有している。他のNATO諸国にも同様のリストと施設が存在する。

単一のシールドされていないコンポーネント（ケーブルやデバイスなど）を安全なシステムに接続すると、システムのRF特性が劇的に変化する可能性があるため、TEMPEST認証は個々の電子部品だけでなく、システム全体に適用されなければならない。

赤/黒の分離 TEMPEST規格は「赤/黒の分離」を要求している。すなわち、暗号化されていない機密または機微な情報（赤）の平文を処理するために使用される回路および機器と、暗号化された信号を運ぶものを含む安全な回路および機器（黒）との間に、距離を維持するか、シールドを設置することである。TEMPEST承認機器の製造は、追加のユニットが試験されたユニットと全く同じように構築されることを保証するために、慎重な品質管理の下で行われなければならない。たった1本の配線を変更しただけでも、試験が無効になる可能性がある。

相関エミッションスプリアス・エミッションの制限（FCC Part 15など）と区別されるTEMPEST試験の一側面は、放射エネルギーまたは検出可能なエミッションと、処理されている平文データとの間に「絶対的な最小限の相関」を要求することである。

研究 1985年にヴィム・ヴァン・エックは、コンピュータ・ディスプレイからのエミッションがもたらすセキュリティリスクに関する初の非機密の技術分析を発表した。この論文は、そのような監視は政府のみが利用可能な高度な攻撃であると以前から信じていたセキュリティコミュニティに一定の波紋を呼んだ。ヴァン・エックは、わずか15ドル相当の機器とテレビ受信機を使用して、数百メートルの距離から実際のシステムを盗聴することに成功したのである。

この研究の結果として、そのようなエミッションは「ヴァン・エック放射」と呼ばれることがあり、その盗聴技術はヴァン・エック・フリーキングと呼ばれるようになったが、政府の研究者はすでにその危険性を認識していた。ベル研究所は、第二次世界大戦中に安全なテレプリンター通信に対するこの脆弱性を指摘しており、（約24メートル）離れた場所から安全な施設で処理されている平文の75%を復元することができた。さらに、NSAは1982年2月1日に「Tempest Fundamentals, NSA-82-89, NACSIM 5000, National Security Agency」（機密）を発行している。また、ヴァン・エック技術は、1950年代の朝鮮戦争中に韓国で非TEMPEST担当者に対して正常に実演された。

マーカス・クーンは、コンピュータディスプレイからのエミッションが遠隔から監視される可能性を減らすための低コストな技術をいくつか発見している。CRTディスプレイとアナログビデオケーブルを使用する場合、文字がコンピュータ画面にレンダリングされる前にフォントから高周波成分をフィルタリングすることで、テキスト文字が放送されるエネルギーを減衰させることができる : Very often the devices do not have enough space on the inside to install new elements such as filters, electromagnetic shielding, and others. [...] a new solution [...] does not change the construction of the devices (e.g., printers, screens). [...] based on computer fonts called TEMPEST fonts (safe fonts. In contrast to traditional fonts (e.g., Arial or Times New Roman), the new fonts are devoid of distinctive features. Without these features the characters of the new fonts are similar each other. : Computer fonts can be one of solutions supporting a protection of information against electromagnetic penetration. This solution is called „Soft TEMPEST”. However, not every font has features which counteract the process of electromagnetic infiltration. The distinctive features of characters of font determine it. This article presents two sets of new computer fonts. These fonts are fully usable in everyday work. Simultaneously they make it impossible to obtain information using the non-invasive method.。最新のフラットパネルディスプレイでは、グラフィックスコントローラからの高速デジタルシリアルインターフェース（DVI）ケーブルが漏洩電磁波の主な発生源である。ピクセル値の最下位ビットにランダムなノイズを追加することで、フラットパネルディスプレイからのエミッションを盗聴者にとって解読不能にすることができる場合があるが、これは安全な方法ではない。DVIは、0ビットと1ビットのバランスの取れた信号を伝送しようとする特定のビットコード方式を使用しているため、色や強度が大きく異なる2つのピクセルカラー間にあまり違いがない場合がある。ピクセルの色の最後のビットのみが変更された場合でも、エミッションは劇的に異なる可能性がある。盗聴者が受信する信号は、エミッションが検出される周波数にも依存する。信号は同時に多くの周波数で受信される可能性があり、各周波数の信号は画面上の特定の色に関連するコントラストと輝度に違いがある。通常、ノイズでRED信号を隠蔽する技術は、ノイズの電力が盗聴者の受信機を飽和状態に追い込み、受信機入力を圧倒するのに十分でない限り効果がない。

コンピュータ機器のLEDインジケータは、光学的な漏洩電磁波の発生源となる可能性がある。そのような技術の1つに、ダイヤルアップモデムのライトの監視が含まれる。ほぼすべてのモデムはアクティビティを示すためにLEDを点滅させ、その点滅がデータラインから直接取得されるのが一般的である。そのため、高速な光学システムを使用すれば、ワイヤーを介して送信されるデータによる点滅の変化を容易に見ることができる。

最近の研究では、無線（ラジオ）キーボードからだけでなく、従来の有線キーボード（たとえば、PS/2キーボードには、キープレスに応答する際にいくらかの無線周波数エネルギーを放射するマイクロプロセッサが含まれている）やラップトップのキーボードからも、キープレスイベントに対応する放射を検出できることが示されている。1970年代以降、ソ連が米国大使館のIBMセレクトリックタイプライターを盗聴したことで、磁石が取り付けられたベイルのキープレスに由来する機械的運動が、埋め込まれた磁力計によって検出され、隠された電子機器を介してデジタル無線周波数信号に変換された。各8文字の送信により、ソ連はモスクワおよびレニングラードの米国の施設で入力されている機密文書にアクセスすることができた。

2014年、研究者らは「AirHopper」という分岐型攻撃パターンを発表し、FM周波数信号を利用して、隔離されたコンピュータから近くの携帯電話へのデータ流出が可能であることを示した。

2015年には、「熱操作を用いたエアギャップ・コンピュータ間の隠蔽シグナリングチャネル」である「BitWhisper」が発表された。BitWhisperは双方向通信をサポートしており、追加の専用周辺ハードウェアを必要としない。その後2015年に、研究者らは、セルラー周波数を介してエアギャップ・コンピュータからデータを流出させる手法であるGSMemを発表した。標準の内部バスによって生成される送信は、コンピュータを小型のセルラー送信アンテナに変える。2018年2月には、CPUコアの負荷を調整することで感染したコンピュータから放出される低周波磁場を制御できる「ODINI」というコードネームのマルウェアを用いて、ファラデーケージで囲まれたエアギャップ・コンピュータから低周波磁場を利用して機密データを流出させる方法を説明した研究が発表された。

2018年、ユーレコムの研究者らは、ACMおよびBlack Hatにおいて「screaming channels」と名付けたサイドチャネル攻撃のクラスを発表した。この種の攻撃は、同一のシリコンダイ上にアナログとデジタル回路を含み、無線送信機を備えたミックスドシグナルチップを標的としている。モノのインターネットなどの接続デバイスでよく見られるこのアーキテクチャの結果、チップのデジタル部分がその計算に関する一部のメタデータをアナログ部分に漏洩させ、それが無線送信のノイズにエンコードされることにつながる。信号処理技術のおかげで、研究者らは通信中に使用された暗号鍵を抽出し、コンテンツを復号することができた。著者らによると、この攻撃クラスは政府の情報機関によって何年も前からすでに知られていたと推測されている。

テンペスト攻撃コンピュータやディスプレイ、キーボードなどの電子機器から意図せず放射される微弱な漏洩電磁波（スプリアス放射）を離れた場所から傍受・解析し、機器内で処理されている情報や表示画面の内容を不法に復元・盗聴するサイドチャネル攻撃のことを、テンペスト攻撃、もしくは電磁波盗聴という。この名称はTEMPESTが由来である。最初のテンペスト攻撃は、上述のヴィム・ファン・エックのCRTディスプレイの表示内容を遠隔盗聴である。これにより、漏洩電磁波による盗聴の脅威が軍事機関だけでなく、一般の学術界や産業界にも広く認知されるようになった。この手法は彼の名を取って「ファン・エック・フリーキング（Van Eck phreaking）」とも呼ばれる。

CRTディスプレイだけでなく、液晶ディスプレイや、HDMI、DVI、VGAなどの映像ケーブルを通る高周波信号から漏洩した電磁波を利用し、画面内容を再構築される可能性がある。テンペスト攻撃の対象には、ディスプレイ、映像ケーブル、キーボード、プロセッサおよび暗号化チップなど多岐にわたる。テンペスト攻撃への対策としては、電磁シールド、物理的隔離、電磁波のマスキング、TEMPEST認証機器の使用などがあげられる。大衆文化において

テレビシリーズ『NUMB3RS』のシーズン1のエピソード「Sacrifice（犠牲）」では、高利得アンテナに接続されたワイヤーを使用してコンピュータのモニターから情報を「読み取る」場面が登場する。テレビシリーズ『Spooks』のシーズン4のエピソード「The Sting（スティング）」では、ネットワークリンクを持たないコンピュータから情報を読み取ろうとして失敗した試みが描かれている。ニール・スティーヴンスンの小説『クリプトノミコン』では、登場人物がヴァン・エック・フリーキングを使用して、隣の部屋にあるコンピュータのモニターから同様に情報を読み取る。テレビシリーズ『エージェント・オブ・シールド』のシーズン1のエピソード「Ragtag（ラグタグ）」では、UHF帯域のデジタル署名を求めてオフィスがスキャンされる。ビデオゲーム『Tom Clancy's Splinter Cell: Chaos Theory』では、最後のミッションの一部として、TEMPESTで強化された作戦会議室での会議をスパイすることが含まれる。『Splinter Cell』シリーズ全体を通じて、レーザーマイクも使用されている。ビデオゲーム『Rainbow Six: Siege』では、オペレーターのMuteがTEMPEST仕様に関する経験を持っている。彼は当初、機密性の高い会議に隠されたマイクが送信されないようにするためにSignal Disrupterを設計したが、それを戦闘用に適応させ、ブリーチングチャージなどの遠隔起動デバイスを妨害できるようにした。チャールズ・ストロスの小説シリーズ『ランドリー・ファイル』では、登場人物のジェームズ・アングルトン（超極秘諜報機関の高官）が、（建物がTEMPESTシールドで保護されているにもかかわらず）TEMPESTから防御するために、タイプライターやMemexなどのローテクなデバイスを常に使用している。

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