Un grupo de investigadores de las universidades de Texas, Illinois y Washington ha revelado informaci\u00f3n sobre una nueva familia de ataques por canales laterales (CVE-2022-23823, CVE-2022-24436), apodados Hertzbleed. El m\u00e9todo de ataque propuesto se basa en caracter\u00edsticas de gesti\u00f3n din\u00e1mica de frecuencia en los procesadores modernos y afecta a todas las CPU actuales de Intel y AMD. Este problema potencial podr\u00eda manifestarse tambi\u00e9n en procesadores de otros fabricantes que soporten cambios de frecuencia din\u00e1micos, como en sistemas ARM, pero el estudio realizado se limit\u00f3 a verificar chips de Intel y AMD. Los c\u00f3digos fuente con la implementaci\u00f3n del m\u00e9todo de ataque se publicaron en GitHub (la implementaci\u00f3n fue probada en una computadora con CPU Intel i7-9700). <\/p>\n
Para optimizar el consumo de energ\u00eda y prevenir el sobrecalentamiento, los procesadores cambian din\u00e1micamente su frecuencia seg\u00fan la carga, lo que provoca variaciones en el rendimiento y afecta el tiempo de ejecuci\u00f3n de las operaciones (un cambio de frecuencia de 1 Hz resulta en un cambio de rendimiento de 1 ciclo por segundo). En un estudio realizado, se encontr\u00f3 que, bajo ciertas condiciones, en los procesadores AMD e Intel, el cambio de frecuencia se correlaciona directamente con los datos procesados, lo que, por ejemplo, resulta en que el tiempo de c\u00e1lculo de las operaciones «2022 + 23823» y «2022 + 24436» ser\u00e1 diferente. Con base en el an\u00e1lisis de las diferencias en el tiempo de ejecuci\u00f3n de operaciones con diferentes datos, se puede recuperar indirectamente la informaci\u00f3n utilizada en los c\u00e1lculos. Adem\u00e1s, en redes de alta velocidad con retrasos constantes predecibles, se puede llevar a cabo un ataque de forma remota, evaluando el tiempo de ejecuci\u00f3n de las solicitudes. <\/p>\n
Si el ataque se lleva a cabo con \u00e9xito, los problemas identificados permiten determinar claves secretas bas\u00e1ndose en el an\u00e1lisis del tiempo de c\u00e1lculos en bibliotecas criptogr\u00e1ficas que utilizan algoritmos en los cuales los c\u00e1lculos matem\u00e1ticos siempre se realizan en un tiempo constante, independientemente de la naturaleza de los datos procesados. Estas bibliotecas se consideraban protegidas contra ataques por canales laterales, pero, como se ha demostrado, el tiempo de c\u00e1lculo no solo est\u00e1 determinado por el algoritmo, sino tambi\u00e9n por las caracter\u00edsticas del funcionamiento del procesador. <\/p>\n
Como ejemplo pr\u00e1ctico que ilustra la viabilidad de aplicar el m\u00e9todo propuesto, se ha demostrado un ataque a la implementaci\u00f3n del mecanismo de encapsulaci\u00f3n de claves SIKE (Supersingular Isogeny Key Encapsulation), que lleg\u00f3 a la final del concurso de criptosistemas post-cu\u00e1nticos organizado por el Instituto Nacional de Est\u00e1ndares y Tecnolog\u00eda de EE. UU. (NIST), y que se posiciona como resistente a ataques por canales laterales. Durante el experimento, mediante un nuevo tipo de ataque basado en texto cifrado seleccionado (b\u00fasqueda gradual a trav\u00e9s de manipulaciones del texto cifrado y obtenci\u00f3n de su descifrado), se logr\u00f3 recuperar completamente la clave utilizada para el cifrado, realizando mediciones desde un sistema remoto, a pesar de que la implementaci\u00f3n de SIKE ten\u00eda un tiempo de c\u00e1lculo constante. La determinaci\u00f3n de una clave de 364 bits utilizando la implementaci\u00f3n de CIRCL tom\u00f3 36 horas, mientras que PQCrypto-SIDH tom\u00f3 89 horas. <\/p>\n
Las compa\u00f1\u00edas Intel y AMD han reconocido que sus procesadores son vulnerables al problema, pero no planean bloquear la vulnerabilidad a trav\u00e9s de una actualizaci\u00f3n de microc\u00f3digo, ya que no se podr\u00e1 eliminar la vulnerabilidad de manera hardware sin un impacto significativo en el rendimiento. En su lugar, se han proporcionado recomendaciones a los desarrolladores de bibliotecas criptogr\u00e1ficas para bloquear program\u00e1ticamente la filtraci\u00f3n de informaci\u00f3n durante c\u00e1lculos confidenciales. Las empresas Cloudflare y Microsoft ya han a\u00f1adido esta protecci\u00f3n en sus implementaciones de SIKE, lo que ha llevado a una disminuci\u00f3n del rendimiento de CIRCL del 5% y de PQCrypto-SIDH del 11%. Como otra soluci\u00f3n alternativa para bloquear la vulnerabilidad en el BIOS o en el controlador, se pueden desactivar los modos \u00abTurbo Boost\u00bb, \u00abTurbo Core\u00bb o \u00abPrecision Boost\u00bb, pero este cambio resultar\u00e1 en una reducci\u00f3n dr\u00e1stica del rendimiento. <\/p>\n