हर्ट्ज़ब्लीड आधुनिक सीपीयू को प्रभावित करने वाले साइड-चैनल हमलों का एक नया परिवार है

टेक्सास विश्वविद्यालय, इलिनोइस विश्वविद्यालय और वाशिंगटन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने साइड-चैनल हमलों (सीवीई-2022-23823, सीवीई-2022-24436) के एक नए परिवार के बारे में जानकारी का खुलासा किया है, जिसका कोडनेम हर्ट्जब्लीड है। प्रस्तावित आक्रमण विधि आधुनिक प्रोसेसर में गतिशील आवृत्ति नियंत्रण की विशेषताओं पर आधारित है और सभी मौजूदा इंटेल और एएमडी सीपीयू को प्रभावित करती है। संभावित रूप से, समस्या अन्य निर्माताओं के प्रोसेसर में भी प्रकट हो सकती है जो गतिशील आवृत्ति परिवर्तनों का समर्थन करते हैं, उदाहरण के लिए, एआरएम सिस्टम में, लेकिन अध्ययन इंटेल और एएमडी चिप्स के परीक्षण तक सीमित था। हमले की विधि के कार्यान्वयन के साथ स्रोत पाठ GitHub पर प्रकाशित किए गए हैं (कार्यान्वयन का परीक्षण Intel i7-9700 CPU वाले कंप्यूटर पर किया गया था)।

बिजली की खपत को अनुकूलित करने और ओवरहीटिंग को रोकने के लिए, प्रोसेसर गतिशील रूप से लोड के आधार पर आवृत्ति को बदलते हैं, जिससे प्रदर्शन में बदलाव होता है और संचालन के निष्पादन समय पर असर पड़ता है (1 हर्ट्ज की आवृत्ति में बदलाव से प्रदर्शन में 1 घड़ी चक्र प्रति बदलाव होता है) दूसरा)। अध्ययन के दौरान, यह पाया गया कि एएमडी और इंटेल प्रोसेसर पर कुछ शर्तों के तहत, आवृत्ति में परिवर्तन सीधे संसाधित किए जा रहे डेटा से संबंधित होता है, जो उदाहरण के लिए, इस तथ्य की ओर जाता है कि संचालन की गणना का समय "2022 + 23823" है। और "2022 + 24436" अलग होगा। विभिन्न डेटा के साथ संचालन के निष्पादन समय में अंतर के विश्लेषण के आधार पर, गणना में उपयोग की गई जानकारी को अप्रत्यक्ष रूप से पुनर्स्थापित करना संभव है। साथ ही, पूर्वानुमानित निरंतर देरी वाले हाई-स्पीड नेटवर्क में, अनुरोधों के निष्पादन समय का अनुमान लगाकर दूर से हमला किया जा सकता है।

यदि हमला सफल होता है, तो पहचानी गई समस्याएं क्रिप्टोग्राफ़िक पुस्तकालयों में गणना समय के विश्लेषण के आधार पर निजी कुंजी निर्धारित करना संभव बनाती हैं जो एल्गोरिदम का उपयोग करती हैं जिसमें गणितीय गणना हमेशा संसाधित होने वाले डेटा की प्रकृति की परवाह किए बिना निरंतर समय में की जाती है। . ऐसे पुस्तकालयों को साइड-चैनल हमलों से सुरक्षित माना जाता था, लेकिन जैसा कि यह निकला, गणना का समय न केवल एल्गोरिदम द्वारा, बल्कि प्रोसेसर की विशेषताओं द्वारा भी निर्धारित किया जाता है।

प्रस्तावित विधि का उपयोग करने की व्यवहार्यता दिखाने वाले एक व्यावहारिक उदाहरण के रूप में, SIKE (सुपरसिंगुलर आइसोजेनी की इनकैप्सुलेशन) कुंजी एनकैप्सुलेशन तंत्र के कार्यान्वयन पर एक हमले का प्रदर्शन किया गया था, जिसे अमेरिका द्वारा आयोजित पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोसिस्टम प्रतियोगिता के फाइनल में शामिल किया गया था। राष्ट्रीय मानक एवं प्रौद्योगिकी संस्थान (एनआईएसटी), और इसे साइड चैनल हमलों से संरक्षित के रूप में तैनात किया गया है। प्रयोग के दौरान, चयनित सिफरटेक्स्ट (सिफरटेक्स्ट के हेरफेर और उसके डिक्रिप्शन को प्राप्त करने के आधार पर क्रमिक चयन) के आधार पर हमले के एक नए संस्करण का उपयोग करते हुए, रिमोट सिस्टम से माप लेकर एन्क्रिप्शन के लिए उपयोग की जाने वाली कुंजी को पूरी तरह से पुनर्प्राप्त करना संभव था, इसके बावजूद निरंतर गणना समय के साथ SIKE कार्यान्वयन का उपयोग। CIRCL कार्यान्वयन का उपयोग करके 364-बिट कुंजी निर्धारित करने में 36 घंटे लगे, और PQCrypto-SIDH को 89 घंटे लगे।

इंटेल और एएमडी ने समस्या के प्रति अपने प्रोसेसर की भेद्यता को स्वीकार किया है, लेकिन माइक्रोकोड अपडेट के माध्यम से भेद्यता को रोकने की योजना नहीं बनाते हैं, क्योंकि हार्डवेयर प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाले बिना हार्डवेयर में भेद्यता को खत्म करना संभव नहीं होगा। इसके बजाय, क्रिप्टोग्राफ़िक लाइब्रेरीज़ के डेवलपर्स को गोपनीय गणना करते समय सूचना रिसाव को प्रोग्रामेटिक रूप से कैसे रोका जाए, इस पर सिफारिशें दी जाती हैं। क्लाउडफ्लेयर और माइक्रोसॉफ्ट ने पहले ही अपने SIKE कार्यान्वयन में समान सुरक्षा जोड़ दी है, जिसके परिणामस्वरूप CIRCL के प्रदर्शन में 5% और PQCrypto-SIDH के प्रदर्शन में 11% की गिरावट आई है। भेद्यता को रोकने के लिए एक अन्य समाधान BIOS या ड्राइवर में टर्बो बूस्ट, टर्बो कोर, या प्रिसिजन बूस्ट मोड को अक्षम करना है, लेकिन इस परिवर्तन के परिणामस्वरूप प्रदर्शन में भारी कमी आएगी।

Intel, Cloudflare और Microsoft को 2021 की तीसरी तिमाही में और AMD को 2022 की पहली तिमाही में इस मुद्दे के बारे में सूचित किया गया था, लेकिन Intel के अनुरोध पर इस मुद्दे का सार्वजनिक खुलासा 14 जून, 2022 तक विलंबित कर दिया गया था। इंटेल कोर माइक्रोआर्किटेक्चर की 8-11 पीढ़ियों के आधार पर डेस्कटॉप और लैपटॉप प्रोसेसर के साथ-साथ विभिन्न डेस्कटॉप, मोबाइल और सर्वर प्रोसेसर एएमडी रायज़ेन, एथलॉन, ए-सीरीज़ और ईपीवाईसी में समस्या की उपस्थिति की पुष्टि की गई है (शोधकर्ताओं ने विधि का प्रदर्शन किया है) ज़ेन माइक्रोआर्किटेक्चर 2 और ज़ेन 3 के साथ रायज़ेन सीपीयू पर)।

स्रोत: opennet.ru