Skupina výskumníkov z Texaských, Illinois a Washingtonských univerzít zverejnila informácie o novej sérii útokov prostredníctvom bočných kanálov (CVE-2022-23823, CVE-2022-24436), ktoré dostali kódové meno Hertzbleed. Navrhnutá metóda útoku je založená na charakteristikách dynamického riadenia frekvencie v moderných procesoroch a zasahuje všetky aktuálne CPU Intel a AMD. Problém sa potenciálne môže prejaviť aj v procesoroch iných výrobcov, ktoré podporujú dynamické zmeny frekvencie, napríklad v systémoch ARM, ale vykonané štúdie sa obmedzili na testovanie čipov Intel a AMD. Zdrojové kódy s implementáciou metódy útoku boli zverejnené na GitHub (implementácia bola testovaná na počítači s CPU Intel i7-9700).
Na optimalizáciu spotreby energie a prevenciu prehriatia procesory dynamicky menia frekvenciu v závislosti od záťaže, čo vedie k zmene výkonu a ovplyvňuje čas vykonávania operácií (zmena frekvencie o 1 Hz vedie k zmene výkonu o 1 cyklus za sekundu). Počas vykonaného výskumu sa zistilo, že za určitých podmienok na procesoroch AMD a Intel zmena frekvencie priamo koreluje so spracovávanými údajmi, čo napríklad spôsobuje, že čas výpočtu operácií "2022 + 23823" a "2022 + 24436" sa bude líšiť. Na základe analýzy rozdielov v čase vykonávania operácií s rôznymi údajmi je možné nepriamo obnoviť informácie použité pri výpočtoch. Pri vysokorýchlostných sieťach s predvídateľnými konštantnými zdržaniami je možné útok vykonať na diaľku, hodnotiac čas vykonávania požiadaviek.
Pri úspešnom vykonaní útoku identifikované problémy umožňujú určovať šifrovacie kľúče na základe analýzy času výpočtov v kryptografických knižniciach, ktoré používajú algoritmy, ktorých matematické výpočty sa vždy vykonávajú za konštantný čas, nezávisle od povahy spracovávaných údajov. Takéto knižnice sa považovali za bezpečné pred útokmi prostredníctvom bočných kanálov, ale ukázalo sa, že čas výpočtu určuje nielen algoritmus, ale aj špecifiká práce procesora.
Ako praktický príklad, ktorý ukazuje realizovateľnosť navrhovanej metódy, bola demonštrovaná útok na implementáciu mechanizmu inkapsulácie kľúčov SIKE (Supersingular Isogeny Key Encapsulation), ktorý sa dostal do finále súťaže o postkvantové kryptosystémy, organizovanej Národným úradom pre štandardy a technológie USA (NIST), a je prezentovaný ako odolný voči útokom prostredníctvom bočných kanálov. Počas experimentu sa pomocou nového typu útoku založeného na zhodnotenom šifrovacom texte (postupné odhaľovanie na základe manipulácie so zašifrovaným textom a jeho dešifrovanie) podarilo úplne obnoviť kľúč používaný na šifrovanie, pričom merania boli uskutočnené z vzdialeného systému, aj napriek využitiu implementácie SIKE s konštantným časom výpočtov. Na určenie 364-bitového kľúča pri využití implementácie CIRCL bolo vynaložených 36 hodín, zatiaľ čo na PQCrypto-SIDH to bolo 89 hodín.
Spoločnosti Intel a AMD uznali zraniteľnosť svojich procesorov, avšak neplánujú zabezpečiť túto zraniteľnosť prostredníctvom aktualizácie mikrokódu, pretože bez podstatného vplyvu na výkon nebude možné zraniteľnosť hardvérovo odstrániť. Namiesto toho sa vývojárom kryptografických knižníc poskytli odporúčania na softvérové blokovanie úniku informácií pri vykonávaní dôverných výpočtov. Spoločnosti Cloudflare a Microsoft už pridali podobnú ochranu vo svojich implementáciách SIKE, čo viedlo k poklesu výkonu CIRCL o 5 % a PQCrypto-SIDH o 11 %. Ako ďalší obchádzajúci spôsob blokovania zraniteľnosti v BIOS alebo ovládači je možné vypnúť režimy „Turbo Boost“, „Turbo Core“ alebo „Precision Boost“, avšak toto zmenenie povedie k zásadnému poklesu výkonu.
Spoločnosti Intel, Cloudflare a Microsoft boli o probléme informované v treťom štvrťroku 2021, a spoločnosť AMD v prvom štvrťroku 2022, avšak na žiadosť Intelu bolo verejné zverejnenie informácií o probléme odložené na 14. júna 2022. Existencia problému bola potvrdená v procesoroch pre desktopové systémy a notebooky založené na 8.-11. generácii mikroarchitektúry Intel Core, ako aj pre rôzne desktopové, mobilné a serverové procesory AMD Ryzen, Athlon, A-Series a EPYC (skúmatelia demonštrovali metódu na CPU Ryzen s mikroarchitektúrou Zen 2 a Zen 3).
Zdroj: opennet.ru
