Canali laterali elettromagnetici e acustici

Oltre alla potenza, i chip emettono radiazioni elettromagnetiche (EM) e generano rumore acustico. Entrambi i canali trasportano segnali dipendenti dai dati che possono rivelare segreti crittografici.

I transistor durante la commutazione emettono radiazioni EM. Una piccola sonda posizionata vicino a un circuito integrato può captare segnali localizzati spazialmente su una singola unità funzionale, con maggiore precisione rispetto a una misurazione globale della potenza.

Le sonde EM possono prendere di mira moduli specifici, ad esempio l'unità S-box di AES, ignorando il resto del chip. Questo aumenta il rapporto segnale-rumore e riduce il numero di tracce necessarie per recuperare la chiave.

TEMPEST (programma governativo statunitense classificato, in seguito declassificato) studia le emissioni EM di schermi, tastiere e circuiti logici. Il Van Eck phreaking ricostruisce il contenuto degli schermi CRT/LCD a partire dalle radiofrequenze RF disperse.

Nel 2013, Shamir e i suoi colleghi hanno recuperato chiavi RSA-4096 registrando il sibilo acuto dei condensatori di un laptop. Il suono cambia in base alle moltiplicazioni modulari eseguite dalla CPU.

Spectre (2018) sfrutta l'esecuzione speculativa: gli accessi alla memoria dipendenti dai segreti lasciano tracce nella cache leggibili da un processo attaccante. Compromette l'isolamento tra processi nei browser e nelle macchine virtuali.

Flush+Reload: l'attaccante svuota una linea della cache, il processo vittima accede a un indirizzo dipendente dal segreto, quindi l'attaccante ricarica la linea e misura il tempo di accesso. Hit = veloce = il bit del segreto viene dedotto.

Un microfono direzionale o un microfono a contatto applicato allo chassis rileva il ronzio dei condensatori. Il segnale viene digitalizzato a 44 kHz–192 kHz ed elaborato con la FFT per estrarre schemi di frequenza dipendenti dalla chiave.

I ricercatori hanno dimostrato una perdita di informazioni elettromagnetiche tra VM cloud co-residenti sullo stesso host fisico, recuperando chiavi AES da una VM vittima tramite una sonda collegata all'infrastruttura condivisa.

CVE-2017-5753 (Spectre), CVE-2017-5754 (Meltdown) e l'attacco acustico RSA (Usenix Security 2014) sono esempi fondamentali. I fornitori di browser hanno ridotto la risoluzione dei timer per mitigare gli attacchi alla cache.

Le sonde EM offrono una risoluzione spaziale superiore a quella ottenibile dalla potenza globale. Gli attacchi acustici sfruttano il ronzio dei condensatori. Gli attacchi microarchitetturali (Spectre/Meltdown) usano la temporizzazione della cache. Le contromisure vanno dalla schermatura EM alla disabilitazione dei timer condivisi nei browser.