報導摘要:時間溢出危機已轉變為當前可被利用的資安漏洞
長久以來,電腦業界普遍將「2038年問題」(Y2K38)和「2036年問題」視為遙遠的、與日期相關的軟體錯誤(Bug)。人們普遍認為,這些問題會在特定日期自動觸發,而在此之前,業界有足夠的時間進行修復和系統升級。然而,最新的資安研究徹底顛覆了這一觀念:這些眾所周知的時間相關軟體漏洞,實際上已被證明是可被駭客主動利用的網路安全漏洞(Vulnerability),且攻擊者無需等待十多年,今日即可發動攻擊,對全球的關鍵基礎設施(Critical Infrastructure)構成嚴峻威脅。
研究人員警告稱,眾所周知的與時間相關的軟體漏洞在十多年前被觸發時可能會造成嚴重破壞,而如今這些漏洞實際上可以被駭客利用。
其中一個被稱為「2038年問題」(Y2K38)的漏洞可能導致電腦在2038年1月19日發生故障。此問題影響使用32位元整數儲存時間的系統,該時間以自Unix紀元(1970年1月1日)以來經過的秒數表示。 32位元有符號整數變數的最大值是2,147,483,647,將在2038年1月19日達到該值。當該數字超出其限制並溢出時,系統會將該日期解釋為負數,並將其重設為1901年12月13日。
同樣,「2036年問題」也可能在2036年造成嚴重中斷。此問題與網路時間協定(NTP)時序(1900年1月1日)的使用有關。它會影響使用舊版NTP的系統,並且會在更早的日期(2036年2月7日)觸發。
觸發這些翻轉漏洞可能會導致系統崩潰,除了造成中斷之外,還會對網路安全造成嚴重影響。對於關鍵基礎設施中使用的工業控制系統 (ICS) 和其他操作技術 (OT) 系統,時間戳錯誤可能導致一系列故障,從而導致系統崩潰、資料損壞或安全協議失效,從而可能導致物理損壞或危及人類生命。
2036/2038 年漏洞並不容易解決,因為它們影響大量系統,包括數百萬個難以或無法更新的專用嵌入式系統。攻擊者可以使用各種時間操縱方法,例如 GPS 欺騙、NTP 注入、檔案格式欄位篡改和協定時間戳操縱,將目標系統上的時間設定為 2036 年或 2038 年,以便隨時觸發漏洞。
這段研究成果表明,過去的「時間錯誤」已是現在的「資安漏洞」。駭客可以透過主動的時間操縱攻擊,在遠超預期的時間點,即刻利用這些缺陷,在關鍵的工業控制系統(ICS)或營運技術(OT)中製造系統崩潰、數據損壞甚至物理性損害。
第一章:時間溢出:Y2K38與2036問題的技術剖析
1.1 Y2K38問題:32位元有符號整數的極限
Y2K38問題,又被稱為「Unix千禧蟲」(Unix Millennium Bug),其根源在於電腦系統長期以來對時間的儲存方式。在眾多類Unix系統及其衍生的程式語言(如C語言、PHP等)中,時間通常是使用一個32位元(bit)的有符號整數(Signed Integer)來儲存,這個數值代表從「Unix紀元」(Epoch Time),即1970年1月1日00:00:00 UTC(世界協調時間)起算所經過的秒數。
一個32位元有符號整數所能表示的最大正整數是231−1,即2,147,483,647秒。
數學計算與溢出點: 當從1970年1月1日開始經過2,147,483,647秒時,系統時間將精確達到: 2038年1月19日,星期二,03:14:07 UTC。
一旦超過這一秒,數值將會發生「溢出」(Overflow)。在32位元有符號整數的二進位補數(Two's Complement)表示法中,最大正值加一會翻轉成最小負值。因此,系統將錯誤地將時間解釋為1901年12月13日,星期五,20:45:52 UTC。對於依賴精確時間戳進行排序、計費、認證或控制的系統而言,這種時間的大幅倒退將導致災難性的後果,輕則日誌混亂,重則系統崩潰或安全協議失效。
雖然許多現代的作業系統和應用程式已經將時間戳變數time_t
遷移到了64位元整數,其可表示的時間範圍遠超宇宙年齡(約2920億年),但數以百萬計的舊版硬體、嵌入式系統、舊版應用程式和部分32位元Linux發行版仍在使用32位元時間戳,成為定時炸彈。
1.2 2036年問題:NTP協議的時序循環
與Y2K38問題類似,但影響範圍和技術細節略有不同的是「2036年問題」。此問題主要與網路時間協定(Network Time Protocol, NTP)的使用有關。NTP是網際網路上用於同步電腦時鐘的協議,對於維護網路通訊、日誌記錄和安全協定的一致性至關重要。
舊版NTP協議採用32位元無符號整數來表示時間戳的秒數部分,但其「紀元」起始點是1900年1月1日。
數學計算與溢出點: 一個32位元無符號整數所能表示的最大值是232−1,即4,294,967,295秒。 當從1900年1月1日經過4,294,967,295秒後,時間將精確達到: 2036年2月7日,星期六,06:28:15 UTC。
超過此時間點,NTP的時間戳會溢出並重新歸零(從1900年開始計算)。這將導致依賴NTP進行時間同步的系統,特別是使用舊版協議的嵌入式設備,出現時間獲取異常或無法更新時間的問題。
幸運的是,NTP的最新版本NTPv4已經採用了64位元時間戳(32位元用於秒數,32位元用於秒的小數部分),從而將時間範圍延長到極遠的未來。然而,正如Y2K38問題一樣,大量無法更新的舊式網路設備和工業系統,仍然是2036年問題的潛在受害者。
第二章:駭客的「時間炸彈」:今日即可發動的攻擊手法
最令人擔憂的是,資安研究人員Trey Darley和Pedro Umbelino通過「紀元末日計畫」(Epochalypse Project)證明,這些時間翻轉缺陷不再是電腦自行觸發的故障,而是惡意行為者可以主動利用的網路安全漏洞。他們警告:「我們今天就面臨著被攻擊的風險。」攻擊者無需等待十年,即可透過時間操縱手法,強制目標系統進入2036年或2038年,從而立即觸發漏洞。
2.1 時間操縱攻擊途徑(Time Manipulation Attack Vectors)
攻擊者可利用多種方法來遠端或近端操縱目標系統的時間,使其達到溢出點:
NTP注入(NTP Injection): NTP伺服器用於分發標準時間。如果攻擊者能夠在目標網路中注入惡意的NTP封包,或控制目標系統使用的NTP伺服器,他們可以向系統發送一個錯誤的、遠在2038年的時間戳。對於許多缺乏嚴格驗證機制或使用舊版NTP協議的ICS/OT設備而言,這可能導致設備毫無預警地跳轉到溢出日期。
GPS欺騙(GPS Spoofing): 許多關鍵基礎設施(如電網、電信、金融系統)和工業控制系統(如油氣管道)都依賴GPS訊號來獲得極高精度的授時。攻擊者可以透過發送偽造的GPS訊號,欺騙GPS接收器,使其認為當前時間已是2038年,從而影響與之連接的設備。
協定時間戳操縱(Protocol Timestamp Manipulation): 許多應用程式協定和檔案格式在其內部欄位中包含時間戳。例如,文件系統的修改時間、網路封包的序列時間、或是某些應用程式自定義的日誌時間。攻擊者可以透過篡改這些欄位(例如,在檔案格式欄位中植入2038年的時間),使處理這些數據的程式觸發時間溢出邏輯,導致應用程式崩潰、數據損壞或產生意想不到的執行結果。
手動竄改與遠端漏洞利用(Manual Tampering and Remote Exploitation): 某些系統,特別是那些設計不佳的工業設備,可能存在允許攻擊者手動更改系統時間的漏洞。例如,資安機構CISA曾發佈公告,Dover Fueling Solutions的ProGauge產品就存在一個漏洞(CVE-2025-55068),允許攻擊者手動更改系統時間,從而觸發拒絕服務(DoS)狀態。
2.2 攻擊目標:關鍵基礎設施與ICS/OT系統
這些時間操縱攻擊對一般消費級設備可能只造成不便,但對於關鍵基礎設施中使用的工業控制系統(ICS)和營運技術(OT)系統而言,後果不堪設想。
對於ICS/OT系統: 一個時間戳錯誤可能導致系統崩潰、資料損壞或安全協議失效,從而可能導致物理損壞或危及人類生命。在煉油廠、電廠、水處理設施或交通控制系統中,時間的準確性對於控制迴路、歷史資料分析、順序事件記錄(Sequence of Events, SOE)和安全聯鎖(Safety Interlocks)至關重要。一旦時間戳回撥或大幅錯誤,可能造成以下後果:
系統級聯故障: 錯誤的時間戳在分散式控制系統中傳播,導致整個系統進入不穩定狀態。
數據完整性破壞: 歷史數據的時間戳被設定為1901年,使所有數據記錄變得無效,無法進行取證或故障排除。
安全防護失效: 某些安全防護機制(如繼電器保護裝置)依賴精確的時間同步來判斷故障事件的順序,時間錯誤可能導致保護功能誤判或失效。
對於網路安全系統: 許多網路安全機制高度依賴準確的時間。攻擊者利用Y2K38漏洞,旨在繞過安全系統、抹除蹤跡或取得未授權存取:
SSL/TLS憑證失效: 安全憑證有生效和到期時間。如果系統時間跳轉到1901年或2038年後,系統可能認為有效的憑證尚未生效或已經過期,導致通訊中斷(拒絕服務)。反之,攻擊者也可能藉由時間回撥,讓已過期的惡意憑證重新變為「有效」。
日誌與數位鑑識(Forensics)破壞: 駭客可以透過時間操縱,使攻擊活動的日誌記錄被錯誤地設定為極遠的過去或未來,企圖「掩蓋蹤跡」(Cover their tracks)。
時基認證與存取系統(Time-based Access): 許多高安全性系統使用基於時間的一次性密碼(TOTP)或定時存取控制。錯誤的時間會導致認證失敗或允許惡意行為者在預期之外的時間存取系統。
第三章:影響層面:全球與台灣的系統性威脅
3.1 全球範圍的系統性風險與已知案例
研究人員Umbelino透過網路掃描已經識別出數十萬個可能受到影響的連網設備,包括伺服器、ICS設備、智慧電視、汽車、路由器、印表機、智慧手錶和電子書閱讀器。他進一步警告,核潛艇、衛星、電信系統、發電廠、水利設施、導彈系統、飛機和火車等高度關鍵資產同樣可能受到影響。
案例分析:加油系統的漏洞 Umbelino的研究證實了Y2K38對現實世界設備的影響,其中一個明確案例是**Dover Fueling Solutions (DFS)**的ProGauge自動油罐液位計(ATG)設備。這些設備用於管理加油站的燃料庫存、防止洩漏和確保環境合規性。DFS確認其ProGauge產品易受影響,並已發布更新,修補了允許攻擊者手動更改系統時間的漏洞(CVE-2025-55068)。這證明了時間操縱攻擊是現實存在的威脅,且已被納入資安風險評估中。
3.2 台灣面對的網路攻擊趨勢與警訊
台灣作為全球科技供應鏈的核心,其關鍵基礎設施和高科技產業一直是網路攻擊的焦點。根據資安情報機構的觀察,台灣每天面臨數百萬次網路攻擊。
將Y2K38/2036漏洞與台灣資安環境結合分析,威脅尤為突出:
高比例的ICS/OT系統老舊: 台灣的許多重要基礎設施,包括電力、水利、捷運交通等系統,部分底層控制設備運行週期長,許多仍在使用基於32位元架構或舊版協定(如NTP)的嵌入式系統。這些系統往往難以停機進行更新或更換,成為駭客利用時間操縱發動攻擊的理想目標。
供應鏈的延伸風險: 許多 ICS/OT 系統的軟硬體來自全球供應商。即使系統本身已更新,若其使用的第三方元件(如數據記錄器、時間同步模組或特定驅動程式)仍依賴32位元時間戳,則整個系統仍處於風險之中。
國家級駭客的動機: 針對關鍵基礎設施的網路攻擊往往是國家級駭客的目標。這些進階持續性威脅(APT)團體具有足夠的資源和技術,能夠執行GPS欺騙或NTP注入等複雜的時間操縱攻擊,以在軍事衝突或地緣政治緊張時期,製造社會混亂或物理性破壞。
雖然台灣的資安新聞多著重於勒索軟體、VPN漏洞或個資外洩,但Y2K38/2036這類深層次、系統級的漏洞,一旦被利用,可能對國家安全造成更廣泛且長期的影響。
第四章:解決方案與挑戰:一場耗資巨大的架構遷徙
4.1 終極解方:邁向64位元時間戳(time_t)
解決Y2K38問題的根本之道,是將所有系統中用於儲存時間的變數,從32位元有符號整數(int
或time_t
)升級到64位元有符號整數(long long
或64位元time_t
)。
64位元系統的優勢: 在64位元架構下,時間戳可以表示到292,277,026,596年12月4日,基本上解決了時間溢出的問題,直到人類文明的極遠未來。大多數現代的64位元作業系統(如Windows 11、64位元Linux發行版)已經在核心層面採用了64位元time_t
。
NTPv4的優勢: 對於2036年問題,升級到NTPv4協議是標準解方。NTPv4使用了64位元時間戳,其中32位元用於秒數,32位元用於秒的小數部分,有效避免了2036年的溢出。
4.2 工程難度與成本:Y2K的千倍挑戰
儘管技術解決方案明確,但實施起來面臨著遠比2000年「Y2K危機」更巨大的挑戰,研究人員甚至用「挑戰性完全超越Y2K時代的千倍工作量」來形容:
影響範圍廣泛且難以清點: Y2K問題主要集中在大型主機和企業系統的兩位數年份表示上。而Y2K38問題影響的是底層的架構,涉及數以億計的嵌入式系統。這些設備隱藏在工廠、交通訊號燈、儀表板、感測器和各種物聯網(IoT)設備中,許多甚至沒有連網能力,難以清點、定位和存取。
二進位兼容性(ABI)破壞: 將核心系統變數(如time_t
)的長度從32位元更改為64位元,會破壞所有相關程式庫、應用程式和資料儲存格式的「應用程式二進位介面」(ABI)。這意味著所有依賴這些庫編譯的軟體,都需要重新編譯和測試,無法進行局部更新,必須協調進行整體升級,工程量極為龐大。
legacy 舊版硬體:許多工業和軍事設備所使用的舊版硬體或專有作業系統,可能根本不支援64位元架構。對於這些系統,唯一的解決方案是昂貴且耗時的硬體替換,而這在關鍵基礎設施領域幾乎是不可能的任務。
資源和時間的嚴重不足: 研究人員指出:「到2038年,我們將面臨一項完全超越Y2K時代的挑戰,當時的連網系統數量可能比現在少1000倍。我們既沒有多出1000倍的時間,也沒有多出1000倍的資金。」在資源有限的情況下,必須採取更為精準的風險評估和優先順序排定。
4.3 過渡期策略與軟體層面的應對
由於全面架構升級在短期內不可行,利益相關者必須立即著手採取過渡期策略:
將「時間溢出」視為當前漏洞: 必須將2036/2038年翻轉問題視為可利用的「漏洞」(Vulnerability),而非僅僅是「錯誤」(Bug)。透過漏洞管理框架(如CVSS)進行分類和優先排序,優先修補可被駭客利用的時間操縱途徑。例如,立即修補所有允許未經認證更改系統時間的應用程式級漏洞(如CVE-2025-55068)。
關鍵系統識別與優先修補: 所有者必須立即進行全面的系統清查,識別並優先處理那些因時間錯誤而可能導致物理損壞或生命風險的最關鍵系統。對於這些系統,即使遷移困難,也必須強制實施修補或開發特定韌體來規避問題。
軟體層的規避技術: 對於暫時無法升級到64位元的軟體,可以採取以下規避措施:
資料庫調整: 在處理遠期時間時,避免使用32位元TIMESTAMP
欄位,改用DATETIME
(以字串或結構體儲存日期)或BIGINT
(使用64位元整數儲存秒數)來儲存時間數據。
程式語言優化: 在PHP等仍可能受影響的32位元環境中,使用更高階的日期時間類(DateTime
class)或自定義函數來處理時間,而不是依賴底層的mktime()
或strtotime()
等可能調用32位元time_t
的函數。
制定應變與隔離計畫: 對於那些確認無法更新或更換的遺留系統,必須制定詳細的應變計畫(Contingency Plans)。這可能包括將這些系統從網路中隔離(Air-gapping)、部署額外的時間同步監控機制、或準備在溢出發生時能快速切換到備用系統的流程。
結論:刻不容緩的全球協調與行動「2038年問題」與「2036年問題」的性質已經發生了根本性的變化——它們不再是電腦日曆上的遙遠註記,而是駭客手中可以隨時引爆的網路安全武器。這項認知上的轉變要求全球產業採取與以往不同的緊急應對措施。
這場危機的解決需要跨越國界、跨越產業的全球協調。從作業系統開發者、硬體製造商、ICS/OT供應商,到最終使用者(特別是關鍵基礎設施營運者),都必須立即將「64位元遷徙」視為與國家安全同等重要的戰略任務。
對於台灣而言,鑑於其在科技產業中的關鍵地位以及頻繁遭受網路攻擊的現狀,政府和企業界必須合作,針對所有關鍵領域的32位元時間依賴性進行徹底清查。現在的每一分鐘的延遲,都可能增加未來系統崩潰和物理損壞的風險。
將時間溢出視為一種可被利用的漏洞,是保護我們的數位化未來、確保關鍵基礎設施持續運行的第一步。我們必須採取主動,在「時間炸彈」被惡意引爆之前,解除引信。
資料來源:https://www.securityweek.com/the-y2k38-bug-is-a-vulnerability-not-just-a-date-problem-researchers-warn/