Czym są ataki mikroarchitektoniczne?

Ataki na mikroarchitekturę, często określane jako ataki z kanału bocznego, stanowią coraz większy problem w obszarze cyberbezpieczeństwa. W tych atakach ugrupowania zagrażające wykorzystują niezamierzone wycieki informacji ze sprzętu.

Wycieki te mogą objawiać się subtelnymi zmianami w zachowaniu komputera, takimi jak wzorce dostępu do pamięci podręcznej i przewidywanie rozgałęzień. Manipulując sposobem, w jaki sprzęt obsługuje instrukcje i dane, atakujący wykorzystują te niuanse, aby uzyskać wgląd w dane przetwarzane przez laptop.

Czym jednak dokładnie jest mikroarchitektura procesora i jaki ma ona wpływ na te luki?

Czym jest mikroarchitektura procesora w systemach komputerowych?

Czy zastanawiałeś się kiedyś nad wewnętrznym działaniem komputera? Wszystko sprowadza się do mikroarchitektury procesora — komponentu zakulisowego, który decyduje o sposobie przetwarzania instrukcji i danych przez komputer, a wszystko to przy jednoczesnym efektywnym zarządzaniu zasobami procesora.

Pomyśl o tym jak o policjantze ruchu drogowego w mózgu Twojego komputera, koordynującym każdą operację, dzielącym zadania na łatwe do wykonania etapy i wykonującym je jednocześnie, aby zwiększyć wydajność. Pomaga zachować płynną koordynację, zapewniając, że Twoje urządzenie może wykonywać wiele zadań jednocześnie.

Ale mikroarchitektura odgrywa również kluczową rolę w bezpieczeństwie, tworząc wirtualne drzwi, które strzegą zasobów komputera, umożliwiając dostęp do nich tylko autoryzowanym programom lub użytkownikom. Dodatkowo optymalizuje wykorzystanie zasobów, wykorzystując pamięć i możliwości przetwarzania komputera, jednocześnie oszczędzając energię podczas mniej wymagających zadań.

Jak działają ataki mikroarchitektoniczne?

Celem ataków mikroarchitekturowych są dane i procesy wykorzystywane przez komponenty mikroarchitektury w celu uzyskania dostępu do prywatnych informacji. Jak dokładnie to robią?

1. Ataki oparte na pamięci podręcznej

Ataki oparte na pamięci podręcznej to rodzaj zagrożenia mikroarchitektonicznego, które koncentruje się na sposobie, w jaki komputer wykorzystuje pamięć podręczną. Jest różnica między pamięcią podręczną a plikami cookie. Pamięci podręczne to małe, szybkie jednostki pamięci, w których można przechowywać często używane dane, dzięki czemu komputer oszczędza czas na ich pobieraniu.

To jak sekretna szuflada wypełniona rzeczami, których cały czas używasz, umieszczona bezpośrednio na biurku komputera, aby mieć do nich szybki dostęp. Pomaga przyspieszyć pracę komputera, przechowując często używane dane. Ale tu jest haczyk: napastnicy mogą podstępnie uzyskać dostęp do poufnych informacji, nawet nie uzyskując bezpośredniego dostępu.

Cyberatakujący obserwują, w jaki sposób Twój komputer wykorzystuje pamięć podręczną. Badają, jak szybko komputer pobiera stamtąd dane. Uważnie planując te działania, mogą wywnioskować, co jest w środku. Jeśli zajmie to więcej czasu, może to oznaczać, że danych nie było w pamięci podręcznej, co oznaczało cenne wskazówki.

2. Widmo i Meltdown

Ataki Spectre wykorzystują zdolność procesora do przyspieszania jego zadań. Twój procesor stara się Ci pomóc, przewidując, co program zrobi dalej, aby móc przygotować wszystko z wyprzedzeniem – oszczędzając czas. Hakerzy mogą jednak oszukać te przewidywania i uzyskać poufne informacje.

Ataki Meltdown wykorzystują wadę konstrukcyjną procesora, oszukując go i pozwalając jednemu programowi przeglądać pamięć innego programu. Zachowując się jak ktoś bez uprawnień, program łamie rozdział czynności i widzi informacje, do których nie powinien.

Te dwa ataki łączą się w zagrożenia wykorzystujące luki w konstrukcji komputera.

3. Rowhammer

Ataki Rowhammer opierają się na związku między mikroarchitekturą sprzętową a zachowaniem komórek pamięci, aby zagrozić integralności systemu. Atak ten koncentruje się wokół efektu Rowhammera, problemu występującego w komórkach dynamicznej pamięci o dostępie swobodnym (DRAM).

Mówiąc najprościej, w pamięci komputera znajdują się różne elementy zawierające informacje. Jeśli szybko uzyskasz dostęp do określonego elementu kilka razy, może to spowodować, że inne elementy będą działać nietypowo.

Atakujący używają tej sztuczki, aby potrząsać fragmentem pamięci i obserwować pobliskie fragmenty pamięci, które zachowują się dziwnie, dopóki coś się nie zepsuje, co pozwala im poznać poufne informacje.

4. Kod warunkowy skoku (JCC)

Twój komputer zazwyczaj podejmuje decyzje na podstawie warunków. Ataki te mają na celu zmylenie procesu decyzyjnego komputera poprzez oszukanie go do dokonania niewłaściwych wyborów.

Teraz, gdy atakujący oszukują Twój komputer, dokonanie wyboru zajmuje nieco więcej czasu. Atakujący zauważają to i wykorzystują, aby dowiedzieć się, co zrobił komputer, pomagając w wycieku poufnych informacji.

Jak ataki mikroarchitektoniczne wpływają na Ciebie?

Po pierwsze, ataki te mogą próbować ukraść ważne kody zwane kluczami kryptograficznymi, które należy chronić prywatnie. Dzięki tym kluczom Twoje poufne dane są bezpieczne i chronione dzięki szyfrowaniu. Jeśli atakujący dostaną te klucze w swoje ręce, może to oznaczać kłopoty dla Twoich prywatnych danych.

Atakujący mogą zwiększyć swoje uprawnienia lub dostęp do urządzenia, narażając cały system, jeśli wprowadzą złośliwe oprogramowanie do wrażliwej sieci. Dlatego zrozumienie jest szczególnie ważne czym jest zasada najmniejszych przywilejów i jak może zapobiegać cyberatakom.

Ataki te mogą powodować wycieki danych w środowiskach przetwarzania w chmurze, naruszając izolację między maszynami wirtualnymi na tym samym hoście.

Jak chronić się przed atakami mikroarchitektury?

Nie ma nic drobnego w szkodach, jakie ataki na mikroarchitekturę mogą wyrządzić ofiarom. Ale co możesz zrobić, żeby nie paść ofiarą? Na szczęście możesz uchronić się przed atakami mikroarchitektury.

• Regularnie aktualizuj swoje oprogramowanie i oprogramowanie sprzętowe, aby załatać luki; podobnie aktualizuj swój mikrokod i mikroarchitekturę.
• Zainstaluj renomowane oprogramowanie zabezpieczające, które potrafi wykryć i zablokować potencjalne zagrożenia.
• Użyj metod izolacji, aby oddzielić wrażliwe procesy i dane.
• Postępuj zgodnie z zasadą najmniejszych uprawnień, przyznając użytkownikom lub oprogramowaniu tylko niezbędne uprawnienia, aby nie można było łatwo eskalować ataków.
• Wdrażaj systemy monitorowania i wykrywania, aby wychwycić nietypową aktywność. Rozważać optymalizacja bezpieczeństwa dzięki SIEM, na przykład.
• Szyfruj wrażliwe dane, aby je chronić, nawet jeśli haker uzyska nieautoryzowany dostęp.
• Regularnie twórz kopie zapasowe danych, aby móc je odzyskać w przypadku ataku.
• Stosuj solidne środki bezpieczeństwa w chmurze, aby chronić dane przechowywane w środowiskach chmurowych.

Nic nieistotnego w atakach mikroarchitektonicznych

Bardzo ważne jest, aby zachować czujność przed podstępnymi atakami mikroarchitektury. Ci podstępni najeźdźcy wykorzystują sposób, w jaki komputer działa pod maską. Ale są sposoby, żeby się chronić. Dbaj o bezpieczeństwo sprzętu swojego komputera i upewnij się, że korzystasz z najnowszych aktualizacji wewnętrznego działania procesora. Dzięki temu atak online będzie znacznie trudniejszy do wyrządzenia szkody.

Należy jednak pamiętać, że osoby atakujące mogą zająć pozycję pośrednią w komunikacji między urządzeniami. Aby zabezpieczyć się przed tymi potencjalnymi zagrożeniami, ważna jest wiedza, jak się chronić.