Spezialisten des russischen Virenschutz-Entwicklers Kaspersky haben kürzlich eine Reihe von Programmen aufgedeckt, mit deren Hilfe Geheimdienste wie die NSA auch besonders gesicherte Computersysteme von Regierungen, Militärs und Unternehmen ausspionieren können. Was Kaspersky Lab präsentierte, klang nach Spionagesoftware der Superlative: Sie nistet sich unlöschbar auf Festplatten ein und umgeht alle Schutzvorkehrungen. Equation Group nennt Kaspersky die Urheber. Vieles deutet darauf hin, dass es sich dabei um die Spezialeinheit Tailored Access Operations (TAO) der NSA handelt.

Die Supersoftware fand sich auf rund 500 Rechnern weltweit. Aber in nur fünf Fällen fanden die Schadsoftware-Spezialisten die raffinierteste Version, um nicht zu sagen: die unheimlichste. Wie sie funktioniert, berichtet das Magazin Wired nun erstmals ausführlich. Doch so mächtig sie erscheinen mag: einzigartig ist sie nicht.

Kernstück ist demnach eine Datei namens nls_933w.dll. Es soll sich dabei um einen Firmware-Flasher handeln, ein Modul, mit dem die Angreifer die Firmware – also die zur Steuerung der Hardware notwendige vorinstallierte Software – von verschiedenen handelsüblichen Festplatten aus der Ferne ersetzen konnten. Die Opfer eines solchen Angriffs sind dann nicht mehr Herr über ihren eigenen Rechner.

Der Grund dafür ist die besondere Lage der Firmware in einem speziellen Speicher oder Chip, von wo aus sie die grundlegende Funktion der Festplatte steuert. Dieser Speicher oder Chip kann von Antivirensoftware und vom Anwender nicht durchsucht werden, und die Firmware wird selbst dann nicht beeinträchtigt, wenn jemand das Betriebssystem seines Computers löscht und neu aufspielt. Mit anderen Worten: die bösartige Firmware der Equation Group ist gekommen, um zu bleiben. Loswerden kann man sie nach derzeitigem Stand nur noch, indem man die Festplatte zerstört und wegschmeißt.

Abgesehen davon bietet die Lage noch weitere Vorteile: So belegt die Firmware meist nicht den kompletten Speicherplatz ihres Chips, ein Rest bleibt ungenutzt und für den Computernutzer unzugänglich. Die Version der Equation Group nutzt diesen Rest als versteckten Speicher.

Das funktioniert im Zusammenspiel mit anderen Schnüffelprogrammen. Kaspersky hat verschiedene solcher Pakete identifiziert und zwei von ihnen GrayFish und EquationDrug getauft. Beide sind in der Lage, einen Zielrechner nach interessanten Dateien zu durchsuchen und diese dann auf dem Chip mit der Firmware abzulegen. Weil Computernutzer nicht einfach nachschauen können, was auf diesem Chip gespeichert ist, ist das ein ziemlich gutes Versteck.

Zudem kann es eine geradezu elegante Methode sein, die Verschlüsselung einer Festplatte auszuhebeln. Weil diese den Firmware-Chip nicht mit absichert, muss der Angreifer später nur noch auf den geheimen Speicherplatz zugreifen können, um an die dorthin kopierten unverschlüsselten Dateien zu gelangen. Alternativ könnte ein Spionagepaket wie GrayFish das Entschlüsselungspasswort abgreifen, wenn der Computernutzer es eingibt.

Ist der Computer aus Sicherheitsgründen nicht mit dem Internet verbunden – Kaspersky weist darauf hin, dass dies bei einem der fünf befallenen Rechner der Fall war, ohne zu erklären, wie er infiziert wurde –, brauchen die Angreifer irgendwann allerdings physischen Zugriff, um die gesicherten Daten auslesen zu können. Eine Grenzkontrolle kann dazu reichen. Die Voraussetzungen für eine solche Spionageaktion und die möglichen Komplikationen zeigen schon: Es handelt sich um Werkzeuge, die nur sehr selten eingesetzt werden.

Forscher haben ähnliche Hacks entwickelt

Brauchen die Angreifer noch mehr Speicherplatz, können sie im normalen Speicher der Festplatte ein weiteres Versteck anlegen. Dass die NSA genau das können wollte und mittlerweile vermutlich kann, geht aus einem Dokument von 2007 hervor, dass der Spiegel veröffentlicht hat. Covert Storage Product nennt die NSA die Idee darin: Manipulierte Firmware soll dem Betriebssystem nicht die tatsächlich verfügbare Speicherkapazität melden, sondern einen Teil davon geheim halten. Der soll nur über ein spezielles Kommando zugänglich und anschließend wieder abschließbar sein. 

Aber nicht nur Geheimdienste beschäftigen sich mit solchen Angriffsszenarien. Schon 2013 demonstrierte ein Hacker, der sich Sprite_tm nennt, wie man die Firmware einer Festplatte "reverse engineeren" und überschreiben kann. Im vergangenen Jahr haben acht Experten um den Sicherheitsforscher Travis Goodspeed mit ähnlichen Methoden ein potenziell ähnlich mächtiges und kaum zu entdeckendes Schnüffelwerkzeug geschaffen wie es die Equation Group getan hat. Und die Forscher der Berliner Security Research Labs um Karsten Nohl haben die Firmware von USB-Geräten gehackt und so verschiedene Geräte in perfide Wanzen verwandelt. Nohl sagt, das Reverse Engineering einer Festplatten-Firmware erfordere "etwas Expertise und einige Wochen Zeit".

Alle drei Hacker- und Forschergruppen relativieren damit ein wenig die Aussage von Kaspersky, etwas Komplexeres als die Infektion der Festplatten-Firmware habe man noch nie gesehen. In der Veröffentlichung von Goodspeed und seinen Kollegen heißt es, nicht nur staatliche Organisationen können solche Spionageprogramme entwickeln, sondern auch "finanziell mittelmäßig ausgestattete Kriminelle".