Grupa istraživača sa Sveučilišta Texas, Illinois i Washington otkrila je informacije o novoj vrsti napada preko bočnih kanala (CVE-2022-23823, CVE-2022-24436) koji je dobio kodno ime Hertzbleed. Predložena metoda napada temelji se na karakteristikama dinamičkog upravljanja frekvencijom u modernim procesorima i obuhvaća sve aktualne CPU Intel i AMD. Potencijalno bi problem mogao biti prisutan i u procesorima drugih proizvođača koji podržavaju dinamičku promjenu frekvencije, kao što su ARM sustavi, ali je provedeno istraživanje bilo ograničeno na ispitivanje Intel i AMD čipova. Izvorni kodovi s implementacijom metode napada objavljeni su na GitHubu (implementacija je testirana na računalu s CPU Intel i7-9700).
Kako bi optimizirali potrošnju energije i spriječili pregrijavanje, procesori dinamički mijenjaju frekvenciju prema opterećenju, što dovodi do promjena u performansama i utječe na vrijeme izvođenja operacija (promjena frekvencije od 1 Hz dovodi do promjene performansi od 1 ciklus u sekundi). Tijekom istraživanja otkriveno je da, pod određenim uvjetima, na procesorima AMD i Intel promjena frekvencije izravno korelira s obrađenim podacima, što, na primjer, dovodi do toga da će vrijeme izvođenja operacija „2022 + 23823” i „2022 + 24436” biti različito. Na temelju analize razlika u vremenu izvođenja operacija s različitim podacima, može se neizravno rekonstruirati informacija korištena tijekom izvođenja. U visok brzim mrežama s predvidivim konstantnim kašnjenjima, napad se može provesti na daljinu, procjenjujući vrijeme izvođenja zahtjeva.
U slučaju uspješnog napada, otkrivene probleme omogućuju određivanje tajnih ključeva na temelju analize vremena izvođenja u kriptografskim knjižnicama koje koriste algoritme čiji se matematički proračuni uvijek izvode u stalnom vremenu, bez obzira na prirodu obrađenih podataka. Ove knjižnice su se smatrale zaštićenima od napada preko bočnih kanala, ali je pokazalo se da vrijeme izvođenja određuje ne samo algoritam, već i karakteristike rada procesora.
Kao praktičan primjer koji pokazuje realnost primjene predložene metode, demonstriran je napad na implementaciju mehanizma inkapsulacije ključeva SIKE (Supersingular Isogeny Key Encapsulation), koji je ušao u finale natjecanja za postkvantne kriptoposustave koje provodi Nacionalni institut za standarde i tehnologiju SAD-a (NIST) i pozicionira se kao otporan na napade putem bočnih kanala. Tijekom eksperimenta novom varijantom napada temeljenog na odabranom šifrovanom tekstu (postupno preslikavanje temeljem manipulacija s šifrovanim tekstom i dobivanje dekodiranja) uspjelo je potpuno obnoviti ključ korišten za šifriranje, provodeći mjerenja s udaljenog sustava, unatoč primjeni SIKE implementacije s konstantnim vremenom izračuna. Na određivanje 364-bitnog ključa korištenjem CIRCL implementacije utrošeno je 36 sati, dok je PQCrypto-SIDH zahtijevao 89 sati.
Tvrtke Intel i AMD priznale su ranjivost svojih procesora, ali ne planiraju blokirati ranjivost putem ažuriranja mikrokoda jer bez značajnog utjecaja na performanse nije moguće hardverski ukloniti ranjivost. Umjesto toga, programerima kriptografskih biblioteka dane su preporuke za softversko blokiranje curenja informacija tijekom izvođenja povjerljivih izračuna. Tvrtke Cloudflare i Microsoft već su dodale sličnu zaštitu u svoje implementacije SIKE, što je dovelo do smanjenja performansi CIRCL-a za 5%, a PQCrypto-SIDH-a za 11%. Kao alternativni način za blokiranje ranjivosti u BIOS-u ili upravljačkom programu može se onemogućiti načine "Turbo Boost", "Turbo Core" ili "Precision Boost", no ova promjena će dovesti do drastičnog smanjenja performansi.
Tvrtke Intel, Cloudflare i Microsoft obaviještene su o problemu u trećem kvartalu 2021. godine, a tvrtka AMD u prvom kvartalu 2022. godine, no na zahtjev Intel-a javno objavljivanje informacija o problemu odgođeno je do 14. lipnja 2022. godine. Prisutnost problema potvrđena je u procesorima za stolne sustave i prijenosnike temeljenim na 8-11 generaciji mikroarhitekture Intel Core, kao i za razne stolne, mobilne i serverske procesore AMD Ryzen, Athlon, A-Series i EPYC (istraživači su demonstrirali metodu na CPU Ryzen s mikroarhitekturom Zen 2 i Zen 3).
Izvor: opennet.ru
