전자기 및 음향 부채널

전력 외에도 칩은 전자기(EM) 방사를 방출하고 음향 잡음을 발생시킵니다. 두 채널 모두 데이터에 따라 달라지는 신호를 전달하므로 암호 비밀이 유출될 수 있습니다.

스위칭 트랜지스터는 EM 방사를 방출합니다. IC 근처에 둔 작은 프로브는 단일 기능 단위에 공간적으로 국소화된 신호를 포착할 수 있어 전체 전력 측정보다 정밀합니다.

EM 프로브는 칩의 나머지 부분을 무시하고 특정 모듈(예: AES S-box 장치)을 대상으로 할 수 있습니다. 이를 통해 신호 대 잡음비가 높아지고 키 복구에 필요한 추적 수가 줄어듭니다.

TEMPEST(기밀 US 정부 프로그램으로, 후에 기밀 해제됨)는 디스플레이, 키보드 및 논리 회로에서 발생하는 EM 방출을 연구합니다. Van Eck 도청은 유출된 RF로부터 CRT/LCD 화면 내용을 재구성합니다.

2013년 Shamir와 동료들은 노트북 커패시터에서 나는 높은 음의 날카로운 소리를 녹음하여 RSA-4096 키를 복구했습니다. 소리는 CPU가 수행하는 모듈러 곱셈에 따라 달라집니다.

Spectre(2018)는 추측 실행을 악용합니다. 비밀에 따라 달라지는 메모리 접근이 공격자 프로세스에서 읽을 수 있는 캐시 흔적을 남깁니다. 이를 통해 브라우저와 가상 머신 간의 프로세스 격리가 무너집니다.

Flush+Reload: 공격자가 캐시 라인을 비우고, 피해자가 비밀에 따라 달라지는 주소에 접근한 뒤, 공격자가 다시 로드하면서 접근 시간을 측정합니다. 적중 = 빠름 = 비트 추론입니다.

섀시의 지향성 마이크나 접촉식 마이크가 커패시터에서 발생하는 고주파 소음을 포착합니다. 신호를 44 kHz–192 kHz로 디지털화한 다음 FFT로 처리하여 키에 의존하는 주파수 패턴을 추출합니다.

연구자들은 동일한 물리적 호스트에 함께 배치된 클라우드 VM 사이에서 EM 누설이 발생한다는 사실을 입증했습니다. 공유 인프라에 연결한 탐침을 사용하여 피해자 VM에서 AES 키를 복구할 수 있었습니다.

CVE-2017-5753(스펙터), CVE-2017-5754(멜트다운), 그리고 RSA 음향 공격(Usenix Security 2014)은 대표적인 사례입니다. 브라우저 공급업체들은 캐시 공격을 완화하기 위해 타이머 해상도를 낮추는 패치를 적용했습니다.

2013년의 RSA 음향 공격이 가능했던 이유는 무엇입니까?

EM 탐침은 전체 전력 측정보다 뛰어난 공간 해상도를 제공합니다. 음향 공격은 커패시터 고주파음을 악용합니다. 마이크로아키텍처 공격(스펙터/멜트다운)은 캐시 타이밍을 사용합니다. 대응책은 EM 차폐부터 브라우저에서 공유 타이머를 비활성화하는 방법까지 다양합니다.