Canales laterales electromagnéticos y acústicos

Además del consumo, los chips emiten radiación electromagnética (EM) y generan ruido acústico. Ambos canales transportan señales dependientes de los datos que pueden filtrar secretos criptográficos.

Los transistores al conmutar emiten radiación electromagnética. Una pequeña sonda colocada cerca de un circuito integrado puede captar señales localizadas espacialmente en una única unidad funcional, con mayor precisión que una medición global del consumo.

Las sondas EM pueden dirigirse a módulos específicos (por ejemplo, la unidad S-box de AES) mientras ignoran el resto del chip. Esto aumenta la relación señal-ruido y reduce el número de trazas necesarias para recuperar la clave.

TEMPEST (programa clasificado del Gobierno de EE. UU., posteriormente desclasificado) estudia las emisiones electromagnéticas de pantallas, teclados y circuitos lógicos. El phreaking de Van Eck reconstruye el contenido de pantallas CRT o LCD a partir de las radiofrecuencias filtradas.

En 2013, Shamir y sus colaboradores recuperaron claves RSA-4096 grabando el zumbido agudo de los condensadores de un portátil. El sonido cambia según las multiplicaciones modulares que realiza la CPU.

Spectre (2018) explota la ejecución especulativa: los accesos a memoria dependientes de secretos dejan rastros en la caché que puede leer un proceso atacante. Esto rompe el aislamiento entre procesos en navegadores y máquinas virtuales.

Flush+Reload: el atacante expulsa una línea de caché, la víctima accede a una dirección que depende del secreto y el atacante vuelve a cargar la línea y mide el acceso. Acierto = rápido = se infiere el bit secreto.

Un micrófono direccional o un micrófono de contacto colocado en el chasis capta el zumbido de los condensadores. La señal se digitaliza a una frecuencia de entre 44 kHz y 192 kHz y se procesa mediante FFT para extraer patrones de frecuencia dependientes de la clave.

Los investigadores han demostrado que puede haber filtraciones electromagnéticas entre máquinas virtuales de la nube ubicadas conjuntamente en el mismo host físico, lo que permite recuperar claves AES de una máquina virtual víctima mediante una sonda conectada a la infraestructura compartida.

CVE-2017-5753 (Spectre), CVE-2017-5754 (Meltdown) y el ataque acústico contra RSA (Usenix Security 2014) son ejemplos históricos destacados. Los proveedores de navegadores redujeron la resolución de los temporizadores para mitigar los ataques de caché.

Las sondas EM ofrecen una resolución espacial superior a la de la potencia global. Los ataques acústicos explotan el zumbido de los condensadores. Los ataques microarquitectónicos (Spectre/Meltdown) utilizan la temporización de la caché. Las contramedidas abarcan desde el apantallamiento EM hasta la desactivación de temporizadores compartidos en los navegadores.