Canaux auxiliaires électromagnétiques et acoustiques

Outre la puissance, les puces émettent des rayonnements électromagnétiques (EM) et produisent du bruit acoustique. Ces deux canaux transportent des signaux dépendant des données, qui peuvent révéler des secrets cryptographiques.

La commutation des transistors émet des rayonnements EM. Une petite sonde placée près d'un IC peut capter des signaux localisés spatialement sur une seule unité fonctionnelle, avec une précision supérieure à celle d'une mesure globale de puissance.

Les sondes EM peuvent cibler des modules particuliers (par exemple l'unité S-box d'AES) tout en ignorant le reste de la puce. Cela augmente le rapport signal-bruit et réduit le nombre de traces nécessaires à la récupération de la clé.

TEMPEST (programme gouvernemental US classifié, puis déclassifié) étudie les émissions EM des écrans, des claviers et des circuits logiques. Le phreaking de Van Eck reconstitue le contenu des écrans CRT/LCD à partir des émissions RF.

En 2013, Shamir et ses collègues ont récupéré des clés RSA-4096 en enregistrant le sifflement aigu des condensateurs d'un ordinateur portable. Le son change en fonction des multiplications modulaires effectuées par le CPU.

Spectre (2018) exploite l'exécution spéculative : les accès mémoire dépendant de secrets laissent des traces dans le cache, lisibles par un processus attaquant. L'attaque brise l'isolation entre les processus des navigateurs et des machines virtuelles.

Flush+Reload : l'attaquant vide une ligne de cache, la victime accède à une adresse dépendant d'un secret, puis l'attaquant recharge la ligne et mesure la durée de l'accès. Accès réussi = rapide = bit secret déduit.

Un microphone directionnel ou un microphone de contact placé sur le châssis capte le sifflement des condensateurs. Le signal est numérisé à une fréquence comprise entre 44 kHz et 192 kHz, puis traité avec la FFT afin d’extraire des motifs fréquentiels dépendant de la clé.

Des chercheurs ont démontré l’existence de fuites électromagnétiques entre des VM cloud colocalisées sur le même hôte physique, et ont récupéré des clés AES depuis une VM victime au moyen d’une sonde fixée à une infrastructure partagée.

CVE-2017-5753 (Spectre), CVE-2017-5754 (Meltdown) et l’attaque acoustique contre RSA (Usenix Security 2014) sont des exemples emblématiques. Les éditeurs de navigateurs ont réduit la résolution des minuteries pour limiter les attaques par mémoire cache.

Qu’est-ce qui a rendu possible l’attaque acoustique contre RSA en 2013 ?

Les sondes électromagnétiques offrent une résolution spatiale supérieure à celle de la consommation électrique globale. Les attaques acoustiques exploitent le sifflement des condensateurs. Les attaques microarchitecturales (Spectre/Meltdown) utilisent le temps d’accès au cache. Les contre-mesures vont du blindage électromagnétique à la désactivation des minuteries partagées dans les navigateurs.