MORSE-CPU — скрытый канал «ноль байт данных»

English TL;DR: A proof-of-concept covert channel where two machines (or two LLMs) exchange a message with zero payload bytes crossing the network. The sender encodes text into Morse-like pulses of CPU load; the receiver only observes a side effect — CPU counters via SSH, or simply the round-trip time of a no-op SSH command — and decodes the text. Classic timing/energy side-channel, strictly for research on your own authorized devices. Details below (in Russian).

Идея: Антон, авг–сен 2026. Реализация: DSH (макет, Python, только stdlib).

Суть

Передатчик кодирует текст в морзе-подобные импульсы нагрузки CPU (busy/idle). Приёмник не получает из data-plane ни байта полезной нагрузки — он наблюдает только побочный эффект (счётчики CPU / тайминг ответов SSH) и восстанавливает текст.

«Данные не передаются — передаётся информация»: в пакетах нет ни байта сообщения; сообщение существует только как паттерн энергии и времени на стороне передатчика.

Честная оговорка (теория)

• По Шеннону это всё равно канал связи: носитель — тайминг/энергия, а не байты. «Ноль данных» = ноль payload-байт, видимых файрволом/DPI. Информация физически едет на изменении вероятностей наблюдений приёмника.
• Канал медленный (доли бита/с — единицы бит/с) и детектируемый: варден, смотрящий на графики нагрузки или спектр таймингов, увидит аномалию.
• Никакой криптографии/аутентификации из коробки нет.
• Это классика академической безопасности (covert channels, air-gap research). Использовать только на своих или явно авторизованных устройствах.

Протокол

Единица времени u задаётся обеим сторонам. Длительности в долях u:

Символ	Уровень	Длительность
точка	busy	1u
тире	busy	3u
пауза в букве	idle	1u
пауза между буквами	idle	3u
пауза между словами	idle	7u
START (начало)	busy	6u
EOT (конец)	busy	8u

Самосинхронизация по длинам импульсов: общие часы не нужны, только одинаковое u. Классификация с допусками: короткий <1.9u < длинный <4.6u < EOT-зона (≥7.5u); приёмник ищет START и парсит до EOT. Адаптивный порог между p10/p90 наблюдений, медианный фильтр по 3 точкам против выбросов дискретизации.

Файлы

• morse.py — общая таблица морзе (TX и RX)
• encoder.py — передатчик: текст → расписание нагрузки CPU (multiprocessing-«жигатели»)
• decoder.py — приёмник: наблюдение → бинаризация → импульсы → морзе → текст
• demo.py — сквозное демо на одной машине (сам запускает TX и RX)

Режимы наблюдения приёмника

Режим	Что меряет	Где работает
cgroup	busy-fraction своей cgroup (/sys/fs/cgroup/cpu.stat)	локально; иммунно к соседям по shared-хосту
stat	busy-fraction /proc/stat	локально на выделенной машине
sshstat	удалённый /proc/stat, читаемый по SSH	две машины, выделенная машина-ТХ
sshcgroup	удалённый cpu.stat контейнера-«устройства» по SSH	две машины, ТХ — контейнер
ssh	только RTT no-op команды true по SSH — payload 0 байт	две машины; самый чистый, самый медленный

Быстрый старт (одна машина)

cd morse-cpu
python3 demo.py "HI ANTON"                 # режим cgroup
python3 demo.py "SOS 2026" --unit 0.13     # цифры тоже работают

Проверено в контейнере (28 CPU): HI, HI ANTON, SOS 2026 — декодированы без ошибок; ~0.5 симв/с при u=0.13.

Две машины

Машина A (передатчик — грузим CPU):

python3 encoder.py --msg "HELLO WORLD" --unit 1.0

Машина B (приёмник — только наблюдает):

# по таймингу SSH (payload = 0 байт):
python3 decoder.py --mode ssh --host user@A --duration 120 --unit 1.2
# по счётчикам CPU машины A (надёжнее):
python3 decoder.py --mode sshstat --host user@A --duration 60 --unit 0.8

Проверено в макете «две машины = ssh localhost:2222»:

• sshcgroup, u=0.5: «HI ANTON» ✅ за 47 c (on 0.92 / off 0.004)
• ssh (чистый RTT), u=1.2: «HI» ✅ за 44 c (RTT off 13 мс → on 32 мс)

Тюнинг

• --unit — базовый такт; уменьшать, пока декодирование не начнёт сыпаться (локально стабильно до ~0.13 c при опросе 20 Гц).
• --cores — сколько ядер жечь (все = максимальный контраст; пара ядер = скромнее).
• --repeat N — повтор кадра как простой FEC (декодер берёт первое полное чтение).
• Если stat тонет в чужой нагрузке shared-хоста — перейти на cgroup / sshcgroup.
• В RTT-режиме (ssh) контраст зависит от того, что передатчик жжёт все ядра: --cores all.

Ограничения и развитие

• Варден: аномальная нагрузка/тайминги видны; маскировка «под шум» не делалась.
• Пропускная способность: единицы бит/с. Апгрейды:
  • M-ary: 4 уровня нагрузки (25/50/75/100%) = 2 бита на символ;
  • FEC: повтор + голосование, коды Хэмминга поверх битов;
  • другие носители: обороты вентилятора, disk I/O, ping RTT, температура;
  • ФАПЧ-синхронизация вместо фиксированного u;
  • сжатие/словарь и обёртка для LLM: модель формирует/читает поток, «разговаривая» нагрузкой процессора.