Een groep onderzoekers van de universiteiten van Texas, Illinois en Washington heeft informatie onthuld over een nieuwe familie van zijkanalaanvallen (CVE-2022-23823, CVE-2022-24436), met de codenaam Hertzbleed. De voorgestelde aanvalsmethode is gebaseerd op de kenmerken van dynamisch frequentiebeheer in moderne processors en betreft alle actuele CPU's van Intel en AMD. Potentieel kan het probleem zich ook voordoen in processors van andere fabrikanten die dynamische frequentieverandering ondersteunen, zoals in ARM-systemen, maar het uitgevoerde onderzoek was beperkt tot het testen van chips van Intel en AMD. De broncode met de implementatie van de aanvalsmethode is gepubliceerd op GitHub (de implementatie is getest op een computer met een Intel i7-9700 CPU).
Om het energieverbruik te optimaliseren en oververhitting te voorkomen, veranderen processors dynamisch van frequentie, afhankelijk van de belasting, wat leidt tot veranderingen in prestaties en invloed heeft op de uitvoeringstijd van bewerkingen (een frequentiewijziging van 1 Hz leidt tot een prestatieverandering van 1 cyclus per seconde). Tijdens het uitgevoerde onderzoek werd vastgesteld dat onder bepaalde voorwaarden bij AMD- en Intel-processors de frequentiewijziging rechtstreeks correlereert met de verwerkte gegevens, waardoor bijvoorbeeld de berekeningen van de bewerkingen '2022 + 23823' en '2022 + 24436' van elkaar zullen verschillen. Op basis van de analyse van de verschillen in uitvoeringstijd van bewerkingen met verschillende gegevens kan indirect informatie worden hersteld die gebruikt is tijdens de berekeningen. In hoge snelheid netwerken met voorspelbare constante vertragingen kan de aanval op afstand worden uitgevoerd, door de uitvoeringstijd van verzoeken te evalueren.
Bij een succesvolle uitvoering van de aanval maken de geĆÆdentificeerde problemen het mogelijk om gesloten sleutels te bepalen op basis van de analyse van de berekeningstijden in cryptografische bibliotheken die algoritmes gebruiken, waarvan de wiskundige berekeningen altijd worden uitgevoerd in een constante tijd, ongeacht de aard van de verwerkte gegevens. Dergelijke bibliotheken werden als veilig tegen zijkanalaanvallen beschouwd, maar het blijkt dat de berekeningstijd niet alleen door het algoritme wordt bepaald, maar ook door de kenmerken van de werking van de processor.
Als praktisch voorbeeld dat de realiteit van de voorgestelde methode aantoont, is een aanval gedemonstreerd op de implementatie van het SIKE (Supersingular Isogeny Key Encapsulation)-sleutelomhulingsmechanisme, dat in de finale van de NIST-competitie voor post-kwantumcryptosystemen is gekomen en zich positioneert als beveiligd tegen zij-aanval. Tijdens het experiment is het met behulp van een nieuwe aanvalsvorm op basis van een gekozen ciphertext (stapsgewijze aanpassing op basis van manipulaties met de versleutelde tekst en het verkrijgen van de ontcijfering) volledig gelukt om de gebruikte encryptiesleutel te herstellen, terwijl metingen vanaf een externe systeem werden uitgevoerd, ondanks dat de SIKE-implementatie gebruik maakte van een constante reken tijd. Het bepalen van de 364-bits sleutel met de CIRCL-implementatie kostte 36 uur, terwijl de PQCrypto-SIDH-implementatie er 89 uur over deed.
De bedrijven Intel en AMD hebben de kwetsbaarheid van hun processors erkend, maar plannen geen blokkering van de kwetsbaarheid via een microcode-update, omdat het niet mogelijk is om de kwetsbaarheid hardwarematig te verhelpen zonder significante gevolgen voor de prestaties. In plaats daarvan zijn er aanbevelingen gedaan aan ontwikkelaars van cryptografische bibliotheken om informatielekken te programmeren tijdens vertrouwelijke berekeningen te blokkeren. Bedrijven Cloudflare en Microsoft hebben al vergelijkbare bescherming in hun SIKE-implementaties toegevoegd, wat leidde tot een prestatievermindering van CIRCL met 5% en PQCrypto-SIDH met 11%. Als een andere omzeiling om de kwetsbaarheid te blokkeren in de BIOS of stuurprogramma kan men de āTurbo Boostā, āTurbo Coreā of āPrecision Boostā modi uitschakelen, maar deze wijziging leidt tot een drastische vermindering van de prestaties.
Intel, Cloudflare en Microsoft werden in het derde kwartaal van 2021 over het probleem geĆÆnformeerd, terwijl AMD in het eerste kwartaal van 2022 op de hoogte werd gesteld, maar op verzoek van Intel werd de openbare bekendmaking van het probleem uitgesteld tot 14 juni 2022. Het bestaan van het probleem is bevestigd in processors voor zowel desktop systemen als laptops, gebaseerd op de microarchitectuur van de 8-11 generatie Intel Core, evenals in verschillende desktop-, mobiele en serverprocessoren van AMD Ryzen, Athlon, A-Series en EPYC (onderzoekers hebben de methode gedemonstreerd op een Ryzen CPU met Zen 2 en Zen 3 microarchitectuur).
Bron: opennet.ru
