DNA測序工具缺乏對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)的強(qiáng)有力保護(hù)

DNA測序的快速改進(jìn)引發(fā)了醫(yī)學(xué)和基因測試的激增，這些測試有望揭示從一個(gè)人的祖先到健康水平到生活在腸道中的微生物的一切。

華盛頓大學(xué)研究人員的一項(xiàng)新研究分析了常見的開源DNA處理程序的安全衛(wèi)生，發(fā)現(xiàn)了整個(gè)領(lǐng)域使用的計(jì)算機(jī)安全實(shí)踐不良的證據(jù)。

該研究將于8月17日在不列顛哥倫比亞省溫哥華舉行的第26屆USENIX安全研討會(huì)上展示，研究小組還首次證明了利用惡意計(jì)算機(jī)代碼破壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可能性 - 盡管仍具有挑戰(zhàn)性 - 儲(chǔ)存在合成DNA中。當(dāng)分析該DNA時(shí)，代碼可以成為攻擊運(yùn)行該軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可執(zhí)行惡意軟件。

到目前為止，研究人員強(qiáng)調(diào)，沒有證據(jù)表明惡意攻擊DNA合成，測序和處理服務(wù)。但他們對(duì)整個(gè)管道中使用的軟件的分析發(fā)現(xiàn)了已知的安全漏洞，這些漏洞可能允許未經(jīng)授權(quán)的各方獲得對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制 - 可能使他們獲得個(gè)人信息或甚至操縱DNA結(jié)果的能力。

“我們?cè)谟?jì)算機(jī)安全社區(qū)嘗試做的一件大事就是避免出現(xiàn)這樣的情況，即我們說'拍攝對(duì)手，對(duì)手就在這里，敲門，我們沒準(zhǔn)備好'，”共同作者Tadayoshi說道。 Kohno，威斯康星大學(xué)Paul G. Allen計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院教授。

“相反，我們寧愿說，'嘿，如果你繼續(xù)目前的軌跡，對(duì)手可能會(huì)在10年內(nèi)出現(xiàn)。所以，讓我們開始談?wù)勅绾卧趩栴}成為問題之前提高你的安全性，'”Kohno說。他之前的研究引發(fā)了有關(guān)新興技術(shù)漏洞的高調(diào)討論，例如互聯(lián)網(wǎng)汽車和植入式醫(yī)療設(shè)備。

“我們不想讓人們發(fā)出警報(bào)或讓患者擔(dān)心基因檢測，這可能會(huì)產(chǎn)生非常有價(jià)值的信息，”共同作者和艾倫學(xué)校副教授Luis Ceze說。“我們確實(shí)想讓人們了解一下，隨著這些分子和電子世界越來越緊密，我們之前就沒有必要考慮過潛在的相互作用。”

在新論文中，來自威斯康星大學(xué)安全與隱私研究實(shí)驗(yàn)室和威斯康星大學(xué)分子信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的研究人員提出了加強(qiáng)DNA合成，測序和處理中計(jì)算機(jī)安全和隱私保護(hù)的建議。

研究小組確定了一些不同的方式，一個(gè)邪惡的人可能會(huì)損害DNA測序和處理流。研究人員表示，首先，他們展示了一種科學(xué)上令人著迷的技術(shù) - 雖然可能不是對(duì)手可能嘗試的第一件事。

“這仍然有待觀察，但我們想知道，在半現(xiàn)實(shí)的情況下，是否可以使用生物分子通過正常的DNA處理來感染計(jì)算機(jī)，”共同作者和艾倫學(xué)校的博士生Peter Ney說。 。

DNA的核心是編碼核苷酸序列信息的系統(tǒng)。通過反復(fù)試驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)找到了一種方法，包括可執(zhí)行代碼 - 類似于計(jì)算機(jī)蠕蟲，偶爾會(huì)在互聯(lián)網(wǎng)上造成嚴(yán)重破壞 - 合成DNA鏈。

為了為對(duì)手創(chuàng)造最佳條件，他們將一個(gè)已知的安全漏洞引入到一個(gè)軟件程序中，該程序用于分析和搜索DNA序列中出現(xiàn)的原始文件中的模式。

“要明確，涉及到很多挑戰(zhàn)，”共同作者，分子信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家Lee Organick說。“即使有人想要惡意這樣做，它也可能不起作用。但我們發(fā)現(xiàn)它是可能的。”

在可能被證明是一個(gè)更具目標(biāo)的對(duì)手可以利用的領(lǐng)域，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了許多用于分析DNA測序數(shù)據(jù)的開源軟件程序中的已知安全漏洞。

有些是用已知易受攻擊的不安全語言編寫的，部分原因是它們最初是由小型研究小組制作的，這些研究小組可能沒有期待太多(如果有的話)對(duì)抗性壓力。但是，由于DNA測序的成本在過去十年中急劇下降，開源程序已經(jīng)在醫(yī)療和消費(fèi)者應(yīng)用中得到更廣泛的采用。

威斯康星大學(xué)分子信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的研究人員正致力于通過編碼合成DNA鏈中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來創(chuàng)建下一代檔案存儲(chǔ)系統(tǒng)。盡管他們的系統(tǒng)依賴于DNA測序，但它并沒有受到本研究中發(fā)現(xiàn)的安全漏洞的影響，部分原因是MISL團(tuán)隊(duì)已經(jīng)預(yù)見到了這些問題，并且因?yàn)樗麄兊南到y(tǒng)不依賴于典型的生物信息學(xué)工具。

解決DNA測序管道中其他地方漏洞的建議包括：遵循安全軟件的最佳實(shí)踐，在設(shè)置流程時(shí)加入對(duì)抗性思維，監(jiān)控誰控制物理DNA樣本，在處理DNA樣本之前驗(yàn)證DNA樣本的來源，并制定方法檢測DNA中的惡意可執(zhí)行代碼。

“人們可以通過運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的軟件分析工具來解決安全問題并推薦修復(fù)工作，這是一些非常低調(diào)的成果，”合著者Karl Koscher說道，他是威斯康星大學(xué)安全與隱私實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家。“有些功能已知存在使用風(fēng)險(xiǎn)，并且有一些方法可以重寫程序以避免使用它們。這將是一個(gè)很好的初始步驟。”