Elektromanyetik ve Akustik Yan Kanallar

Çipler gücün yanı sıra elektromanyetik (EM) ışınım yayar ve akustik gürültü üretir. Her iki kanal da veriye bağlı sinyaller taşır ve kriptografik sırları sızdırabilir.

Anahtarlanan transistörler EM ışınım yayar. Bir IC'nin yakınına yerleştirilen küçük bir prob, uzamsal olarak tek bir işlevsel birimle sınırlı sinyalleri yakalayabilir — bu, küresel güç ölçümünden daha hassastır.

EM probları belirli modülleri (örneğin AES S-kutusu birimini) hedeflerken çipin geri kalanını göz ardı edebilir. Bu, sinyal-gürültü oranını artırır ve anahtar kurtarma için gereken iz sayısını azaltır.

TEMPEST (sınıflandırılmış US hükümeti programı, daha sonra gizliliği kaldırılmıştır), ekranlardan, klavyelerden ve mantık devrelerinden yayılan EM sinyallerini inceler. Van Eck yöntemi, sızan RF'den CRT/LCD ekran içeriğini yeniden oluşturur.

Shamir ve çalışma arkadaşları 2013'te, bir dizüstü bilgisayardaki kapasitörlerin tiz vızıltısını kaydederek RSA-4096 anahtarlarını kurtardı. Ses, CPU'nun gerçekleştirdiği modüler çarpımların hangilerine bağlı olarak değişir.

Spectre (2018), spekülatif yürütmeden yararlanır: gizli değere bağlı bellek erişimleri, bir saldırgan süreci tarafından okunabilen önbellek izleri bırakır. Tarayıcılar ve sanal makineler arasındaki süreç yalıtımını bozar.

Flush+Reload: saldırgan bir önbellek satırını temizler, kurban gizli değere bağlı bir adrese erişir, saldırgan satırı yeniden yükler ve erişimi zamanlar. İsabet = hızlı = gizli bit çıkarılır.

Şasi üzerindeki yönlü bir mikrofon veya temas mikrofonu, kapasitör vızıltısını algılar. Sinyal 44 kHz–192 kHz'de sayısallaştırılır ve anahtara bağlı frekans örüntülerini çıkarmak için FFT ile işlenir.

Araştırmacılar, aynı fiziksel ana bilgisayarda birlikte barındırılan bulut VM'leri arasında EM sızıntısı olduğunu göstermiş ve paylaşılan altyapıya bağlanan bir prob kullanarak kurban VM'den AES anahtarlarını kurtarmıştır.

CVE-2017-5753 (Spectre), CVE-2017-5754 (Meltdown) ve RSA akustik saldırısı (Usenix Security 2014), bu alandaki dönüm noktası niteliğinde örneklerdir. Tarayıcı üreticileri, önbellek saldırılarını azaltmak için zamanlayıcı çözünürlüğünü düşüren yamalar yayımlamıştır.

2013'teki akustik RSA saldırısını mümkün kılan neydi?

EM probları, küresel güç ölçümünün ötesinde uzamsal çözünürlük sağlar. Akustik saldırılar, kapasitör vızıltısından yararlanır. Mikro mimari saldırılar (Spectre/Meltdown), önbellek zamanlamasını kullanır. Karşı önlemler, EM yalıtımından tarayıcılardaki paylaşılan zamanlayıcıları devre dışı bırakmaya kadar uzanır.