Hertzbleed היא משפחה חדשה של התקפות ערוץ צדדי המשפיעות על מעבדים מודרניים

צוות חוקרים מאוניברסיטת טקסס, אוניברסיטת אילינוי ואוניברסיטת וושינגטון חשף מידע על משפחה חדשה של התקפות ערוצים צדדיים (CVE-2022-23823, CVE-2022-24436), בשם הקוד Hertzbleed. שיטת ההתקפה המוצעת מבוססת על התכונות של בקרת תדרים דינמית במעבדים מודרניים ומשפיעה על כל המעבדים הנוכחיים של אינטל ו-AMD. פוטנציאלית, הבעיה עשויה להתבטא גם במעבדים מיצרנים אחרים התומכים בשינויי תדר דינמיים, למשל במערכות ARM, אך המחקר הוגבל לבדיקת שבבי אינטל ו-AMD. טקסטי המקור עם יישום שיטת ההתקפה מתפרסמים ב-GitHub (היישום נבדק על מחשב עם מעבד Intel i7-9700).

כדי לייעל את צריכת החשמל ולמנוע התחממות יתר, מעבדים משנים באופן דינמי את התדר בהתאם לעומס, מה שמוביל לשינויים בביצועים ומשפיע על זמן ביצוע הפעולות (שינוי בתדר ב-1 הרץ מוביל לשינוי בביצועים במחזור שעון אחד לכל שְׁנִיָה). במהלך המחקר, נמצא כי בתנאים מסוימים במעבדי AMD ואינטל, השינוי בתדירות מתאם ישירות לנתונים המעובדים, מה שמוביל למשל לעובדה שזמן החישוב של הפעולות "1 + 2022" ו-"23823 + 2022" יהיו שונים. בהתבסס על ניתוח ההבדלים בזמן הביצוע של פעולות עם נתונים שונים, ניתן לשחזר בעקיפין את המידע המשמש בחישובים. יחד עם זאת, ברשתות מהירות עם עיכובים קבועים צפויים, ניתן לבצע תקיפה מרחוק על ידי הערכת זמן הביצוע של בקשות.

אם המתקפה מצליחה, הבעיות שזוהו מאפשרות לקבוע מפתחות פרטיים על סמך ניתוח של זמן החישוב בספריות הצפנה המשתמשות באלגוריתמים שבהם חישובים מתמטיים מבוצעים תמיד בזמן קבוע, ללא קשר לאופי הנתונים המעובדים . ספריות כאלה נחשבו מוגנות מפני התקפות של ערוץ צדדי, אך כפי שהתברר, זמן החישוב נקבע לא רק על ידי האלגוריתם, אלא גם על ידי מאפייני המעבד.

כדוגמה מעשית המראה את כדאיות השימוש בשיטה המוצעת, הודגמה מתקפה על הטמעת מנגנון אנקפסולציית המפתח SIKE (Supersingular Isogeny Key Encapsulation), שנכלל בגמר תחרות ההצפנה הפוסט-קוונטית שנערכה על ידי ארה"ב. המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST), והוא ממוקם כמוגן מפני התקפות ערוץ צדדי. במהלך הניסוי, באמצעות גרסה חדשה של המתקפה המבוססת על טקסט צופן נבחר (בחירה הדרגתית המבוססת על מניפולציה של הטקסט הצפנה וקבלת פענוחו), ניתן היה לשחזר לחלוטין את המפתח המשמש להצפנה על ידי לקיחת מדידות ממערכת מרוחקת, למרות השימוש ביישום SIKE עם זמן חישוב קבוע. קביעת מפתח 364 סיביות באמצעות מימוש CIRCL ארכה 36 שעות, ו-PQCrypto-SIDH ארכה 89 שעות.

אינטל ו-AMD הכירו בפגיעות המעבדים שלהן לבעיה, אך אינן מתכננות לחסום את הפגיעות באמצעות עדכון מיקרוקוד, מאחר ולא ניתן יהיה לבטל את הפגיעות בחומרה ללא השפעה משמעותית על ביצועי החומרה. במקום זאת, מפתחי ספריות קריפטוגרפיות מקבלים המלצות כיצד לחסום באופן תוכניתי דליפת מידע בעת ביצוע חישובים חסויים. Cloudflare ו-Microsoft כבר הוסיפו הגנה דומה להטמעות ה-SIKE שלהן, מה שהביא לפגיעה של 5% בביצועים עבור CIRCL ולפגיעה של 11% בביצועים עבור PQCrypto-SIDH. פתרון נוסף לחסימת הפגיעות הוא השבתת מצבי Turbo Boost, Turbo Core או Precision Boost ב-BIOS או במנהל ההתקן, אך שינוי זה יגרום לירידה דרסטית בביצועים.

אינטל, Cloudflare ומיקרוסופט קיבלו הודעה על הבעיה ברבעון השלישי של 2021, ו-AMD ברבעון הראשון של 2022, אך החשיפה לציבור של הנושא נדחתה ל-14 ביוני 2022 לבקשת אינטל. נוכחות הבעיה אושרה במעבדים שולחניים ומחשבים ניידים המבוססים על 8-11 דורות של מיקרו-ארכיטקטורת Intel Core, כמו גם עבור מעבדים שולחניים, ניידים ושרתים שונים AMD Ryzen, Athlon, A-Series ו-EPYC (חוקרים הדגימו את השיטה על מעבדי Ryzen עם Zen microarchitecture 2 ו-Zen 3).

מקור: OpenNet.ru