Um grupo de pesquisadores da Universidade do Texas, da Universidade de Illinois e da Universidade de Washington divulgou informa\u00e7\u00f5es sobre uma nova fam\u00edlia de ataques de canal lateral (CVE-2022-23823, CVE-2022-24436), codinome Hertzbleed. O m\u00e9todo de ataque proposto \u00e9 baseado nas caracter\u00edsticas do gerenciamento din\u00e2mico de frequ\u00eancia em processadores modernos e afeta todas as CPUs atuais da Intel e da AMD. Potencialmente, o problema pode tamb\u00e9m se manifestar em processadores de outros fabricantes que suportam a altera\u00e7\u00e3o din\u00e2mica de frequ\u00eancia, como em sistemas ARM, mas o estudo realizado limitou-se \u00e0 verifica\u00e7\u00e3o de chips Intel e AMD. Os c\u00f3digos fonte com a implementa\u00e7\u00e3o do m\u00e9todo de ataque foram publicados no GitHub (a implementa\u00e7\u00e3o foi testada em um computador com CPU Intel i7-9700). <\/p>\n
Para otimizar o consumo de energia e evitar o superaquecimento, os processadores alteram dinamicamente a frequ\u00eancia conforme a carga, o que impacta no desempenho e influencia o tempo de execu\u00e7\u00e3o das opera\u00e7\u00f5es (a altera\u00e7\u00e3o de frequ\u00eancia em 1 Hz resulta em uma mudan\u00e7a de desempenho a cada 1 ciclo por segundo). Durante a pesquisa realizada, foi descoberto que sob certas condi\u00e7\u00f5es, nos processadores AMD e Intel, a altera\u00e7\u00e3o de frequ\u00eancia correlaciona-se diretamente com os dados processados. Isso, por exemplo, resulta em tempos de c\u00e1lculo diferentes para as opera\u00e7\u00f5es \u20182022 + 23823\u2019 e \u20182022 + 24436\u2019. Com base na an\u00e1lise das diferen\u00e7as dos tempos de execu\u00e7\u00e3o de opera\u00e7\u00f5es com dados variados, \u00e9 poss\u00edvel recuperar indiretamente informa\u00e7\u00f5es utilizadas durante os c\u00e1lculos. Em redes de alta velocidade com lat\u00eancias previs\u00edveis e constantes, o ataque pode ser realizado remotamente, avaliando o tempo de execu\u00e7\u00e3o das solicita\u00e7\u00f5es. <\/p>\n
Caso o ataque seja bem-sucedido, os problemas identificados permitem determinar chaves privadas com base na an\u00e1lise do tempo de c\u00e1lculo em bibliotecas criptogr\u00e1ficas que utilizam algoritmos cujos c\u00e1lculos matem\u00e1ticos s\u00e3o sempre realizados em tempo constante, independentemente da natureza dos dados processados. Essas bibliotecas eram consideradas seguras contra ataques de canal lateral, mas, como se revelou, o tempo de c\u00e1lculo \u00e9 influenciado n\u00e3o apenas pelo algoritmo, mas tamb\u00e9m pelas caracter\u00edsticas do funcionamento do processador. <\/p>\n
Como exemplo pr\u00e1tico que demonstra a viabilidade de aplica\u00e7\u00e3o do m\u00e9todo proposto, foi demonstrado um ataque \u00e0 implementa\u00e7\u00e3o do mecanismo de encapsulamento de chaves SIKE (Supersingular Isogeny Key Encapsulation), que foi finalista na competi\u00e7\u00e3o de sistemas criptogr\u00e1ficos p\u00f3s-qu\u00e2nticos, promovida pelo National Institute of Standards and Technology (NIST) dos EUA, e \u00e9 posicionado como seguro contra ataques de canal lateral. Durante o experimento, atrav\u00e9s de uma nova variante de ataque baseada em texto cifrado escolhido (tentativa gradual baseada em manipula\u00e7\u00f5es com o texto codificado e obten\u00e7\u00e3o de sua decifra\u00e7\u00e3o), foi poss\u00edvel recuperar completamente a chave utilizada para a criptografia, realizando medi\u00e7\u00f5es a partir de um sistema remoto, apesar da implementa\u00e7\u00e3o do SIKE com tempo de execu\u00e7\u00e3o constante. Para determinar a chave de 364 bits usando a implementa\u00e7\u00e3o do CIRCL, foram gastos 36 horas, enquanto no PQCrypto-SIDH foram gastos 89 horas. <\/p>\n
As empresas Intel e AMD reconheceram que seus processadores s\u00e3o vulner\u00e1veis ao problema, mas n\u00e3o planejam bloquear a vulnerabilidade atrav\u00e9s de uma atualiza\u00e7\u00e3o de microc\u00f3digo, uma vez que n\u00e3o \u00e9 poss\u00edvel eliminar a vulnerabilidade sem um impacto significativo no desempenho. Em vez disso, foram dadas recomenda\u00e7\u00f5es aos desenvolvedores de bibliotecas criptogr\u00e1ficas para bloquear programaticamente a vaz\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es durante a execu\u00e7\u00e3o de c\u00e1lculos confidenciais. As empresas Cloudflare e Microsoft j\u00e1 adicionaram essa prote\u00e7\u00e3o em suas implementa\u00e7\u00f5es do SIKE, o que resultou em uma queda de desempenho de 5% no CIRCL e 11% no PQCrypto-SIDH. Como outra alternativa para bloquear a vulnerabilidade no BIOS ou no driver, \u00e9 poss\u00edvel desativar os modos \"Turbo Boost\", \"Turbo Core\" ou \"Precision Boost\", mas essa altera\u00e7\u00e3o resultar\u00e1 em uma queda dr\u00e1stica no desempenho. <\/p>\n