ARM 및 Intel CPU의 데이터에 대한 명령어 실행 시간의 의존성

Adiantum 암호 개발자 중 한 명이자 Linux 커널 fscrypt 하위 시스템의 관리자인 Eric Biggers는 처리된 다양한 데이터에 대해 지속적인 실행 시간을 보장하지 않는 Intel 프로세서의 기능으로 인해 발생하는 보안 문제를 차단하기 위한 패치 세트를 제안했습니다. 문제는 Ice Lake 제품군부터 Intel 프로세서에 나타납니다. ARM 프로세서에서도 비슷한 문제가 관찰됩니다.

패치 작성자는 이러한 명령에서 처리된 데이터에 대한 명령 실행 시간의 의존성을 프로세서의 취약점으로 간주합니다. 이러한 동작은 시스템에서 수행되는 암호화 작업의 보안을 보장할 수 없기 때문입니다. 암호화 알고리즘의 많은 구현은 데이터가 명령 실행 시간에 영향을 미치지 않도록 설계되었으며, 이 동작을 위반하면 처리 시간 분석을 기반으로 데이터를 복구하는 부채널 공격이 발생할 수 있습니다.

잠재적으로 런타임 데이터 종속성은 사용자 공간에서 커널 데이터를 확인하기 위한 공격을 시작하는 데 사용될 수도 있습니다. Eric Biggers에 따르면 덧셈과 XOR 연산을 수행하는 명령어는 물론 특수 AES-NI 명령어에 대해서도 기본적으로 일정한 실행 시간이 제공되지 않습니다(테스트로 확인되지 않은 정보, 다른 데이터에 따르면 XNUMX분의 지연이 있음). 벡터 곱셈 및 비트 계산 중 사이클).

이 동작을 비활성화하기 위해 Intel과 ARM은 ARM CPU용 PSTATE 비트 DIT(데이터 독립 타이밍) 및 Intel CPU용 MSR 비트 DOITM(데이터 피연산자 독립 타이밍 모드)이라는 새로운 플래그를 제안하여 일정한 실행 시간으로 이전 동작을 반환합니다. Intel과 ARM은 중요한 코드에 대해 필요에 따라 보호를 활성화할 것을 권장하지만 실제로 중요한 계산은 커널과 사용자 공간 어디에서나 발생할 수 있으므로 전체 커널에 대해 항상 DOITM 및 DIT 모드를 활성화하는 것을 고려하고 있습니다.

ARM 프로세서의 경우 Linux 6.2 커널 브랜치는 이미 커널의 동작을 변경하는 패치를 채택했지만 이러한 패치는 커널 코드만 다루고 사용자 공간의 동작을 변경하지 않기 때문에 부족한 것으로 간주됩니다. Intel 프로세서의 경우 보호 기능 포함은 아직 검토 단계에 있습니다. 패치가 성능에 미치는 영향은 아직 측정되지 않았지만 Intel 문서에 따르면 DOITM 모드를 활성화하면 성능이 감소하고(예: 데이터별 사전 로드와 같은 일부 최적화를 비활성화하여) 향후 프로세서 모델에서는 성능 감소가 증가할 수 있습니다. .

출처 : opennet.ru