Что такое микроархитектурные атаки?

Микроархитектурные атаки, часто называемые атаками по побочным каналам, представляют собой растущую проблему в сфере кибербезопасности. В этих атаках злоумышленники извлекают выгоду из непреднамеренных утечек информации с вашего оборудования.

Эти утечки могут проявляться в виде незначительных изменений в поведении вашего компьютера, таких как шаблоны доступа к кэш-памяти и предсказание ветвей. Манипулируя тем, как оборудование обрабатывает инструкции и данные, злоумышленники используют эти нюансы, чтобы получить представление о данных, которые обрабатывает ваш ноутбук.

Но что такое микроархитектура процессора и как она влияет на эти уязвимости?

Что такое микроархитектура процессора в вычислительных системах?

Вы когда-нибудь задумывались о внутренней работе вашего компьютера? Все сводится к микроархитектуре процессора — скрытому компоненту, который определяет, как ваш компьютер обрабатывает инструкции и данные, при этом эффективно управляя ресурсами ЦП.

Думайте об этом как о гаишнике для мозга вашего компьютера, который организует каждую операцию, разбивает задачи на управляемые шаги и выполняет их одновременно для повышения производительности. Это помогает поддерживать плавную координацию, гарантируя, что ваше устройство сможет выполнять несколько задач одновременно.

Но микроархитектура также играет решающую роль в безопасности, создавая виртуальные двери, которые охраняют ресурсы вашего компьютера, позволяя получить к ним доступ только авторизованным программам или пользователям. Кроме того, он оптимизирует использование ресурсов, задействуя память и вычислительные возможности вашего компьютера, одновременно экономя энергию при выполнении менее ресурсоемких задач.

Как работают микроархитектурные атаки?

Микроархитектурные атаки нацелены на данные и процессы, которые компоненты микроархитектуры используют для доступа к вашей личной информации. Итак, как именно они это делают?

1. Атаки на основе кэша

Атаки на основе кэша — это тип микроархитектурной угрозы, которая фокусируется на том, как ваш компьютер использует свою кэш-память. Есть разница между кешем и файлами cookie. Кэши — это небольшие высокоскоростные блоки памяти, в которых можно хранить часто используемые данные, поэтому компьютер экономит время на их получение.

Это похоже на секретный ящик, наполненный вещами, которыми вы постоянно пользуетесь, прямо на столе вашего компьютера для быстрого доступа. Это помогает вашему компьютеру работать быстрее, сохраняя часто используемые данные. Но вот в чем загвоздка: злоумышленники могут незаметно получить доступ к конфиденциальной информации, даже не получив прямого доступа.

Киберзлоумышленники следят за тем, как ваш компьютер использует свой кэш. Они изучают, насколько быстро компьютер извлекает оттуда данные. Тщательно рассчитывая время этих действий, они могут сделать вывод о том, что находится внутри. Если это займет больше времени, это может означать, что данных нет в кеше, что открывает ценные подсказки.

2. Призрак и кризис

Атаки Spectre используют способность вашего процессора ускорять выполнение своих задач. Ваш процессор пытается помочь вам, предсказывая, что программа сделает дальше, чтобы заранее подготовить все, что экономит время. Однако хакеры могут обмануть эти прогнозы, чтобы получить конфиденциальную информацию.

Атаки Meltdown используют недостаток конструкции вашего процессора, заставляя его позволить одной программе просматривать память другой программы. Действуя как кто-то без авторизации, программа нарушает разделение действий и видит информацию, которая ей не положена.

Эти две атаки объединяются в угрозы, которые используют лазейки в конструкции вашего компьютера.

3. Рохаммер

Атаки Rowhammer основаны на взаимосвязи между аппаратной микроархитектурой и поведением ячеек памяти, что ставит под угрозу целостность вашей системы. Эта атака сосредоточена вокруг эффекта Роухаммера — проблемы в ячейках динамической памяти с произвольным доступом (DRAM).

Проще говоря, память вашего компьютера содержит различные фрагменты информации. Если вы быстро получаете доступ к определенному фрагменту несколько раз, это может привести к тому, что другие фрагменты начнут действовать некорректно.

Злоумышленники используют этот трюк, чтобы продолжать трясти этот фрагмент памяти, наблюдая за соседними фрагментами памяти, которые ведут себя странно, пока что-то не сломается, что позволяет им узнать конфиденциальную информацию.

4. Условный код перехода (JCC)

Ваш компьютер обычно принимает решения в зависимости от условий. Эти атаки направлены на то, чтобы запутать процесс принятия решений вашим компьютером, заставив его сделать неправильный выбор.

Теперь, когда злоумышленники обманывают ваш компьютер, ему требуется немного больше времени, чтобы сделать выбор. Злоумышленники замечают это и используют, чтобы выяснить, что сделал компьютер, — способствуя утечке конфиденциальной информации.

Как микроархитектурные атаки влияют на вас?

Во-первых, эти атаки могут попытаться украсть важные коды, называемые криптографическими ключами, которые следует хранить в тайне. Эти ключи обеспечивают безопасность ваших конфиденциальных данных с помощью шифрования. Если злоумышленники получат эти ключи, это может означать проблемы с вашими личными данными.

Злоумышленники могут увеличить свои привилегии или доступ к устройству, ставя под угрозу всю систему, если они внесут вредоносное ПО в чувствительную сеть. Поэтому особенно важно понять что такое принцип наименьших привилегий и как он может предотвратить кибератаки.

Эти атаки могут привести к утечке данных в средах облачных вычислений, что приведет к нарушению изоляции между виртуальными машинами на одном хосте.

Как защититься от микроархитектурных атак?

В ущербе, который микроархитектурные атаки могут нанести жертвам, нет ничего незначительного. Но что вы можете сделать, чтобы не стать жертвой? К счастью, вы можете защитить себя от микроархитектурных атак.

• Регулярно обновляйте программное обеспечение и прошивку для устранения уязвимостей; Аналогично, следите за актуальностью своего микрокода и микроархитектуры.
• Установите надежное программное обеспечение безопасности, которое сможет обнаруживать и блокировать потенциальные угрозы.
• Используйте методы изоляции для разделения конфиденциальных процессов и данных.
• Следуйте принципу минимальных привилегий, предоставляя только необходимые разрешения пользователям или программному обеспечению, чтобы атаки не могли легко эскалироваться.
• Внедрите системы мониторинга и обнаружения для выявления необычной активности. Учитывать оптимизация вашей безопасности с помощью SIEM, например.
• Зашифруйте конфиденциальные данные, чтобы защитить их, даже если хакер получит несанкционированный доступ.
• Регулярно создавайте резервные копии своих данных, чтобы иметь возможность восстановить их в случае атаки.
• Используйте надежные меры облачной безопасности для защиты данных, хранящихся в облачных средах.

Ничего незначительного в микроархитектурных атаках

Крайне важно сохранять бдительность в отношении хитрых микроархитектурных атак. Эти хитрые захватчики пользуются тем, как работает ваш компьютер. Но есть способы защитить себя. Обеспечьте безопасность оборудования вашего компьютера и убедитесь, что вы используете последние обновления для внутренней работы вашего процессора. Это значительно усложнит любую онлайн-атаку, причинившую какой-либо вред.

Однако обратите внимание, что злоумышленники имеют возможность позиционировать себя между вашими сообщениями между устройствами. Чтобы защититься от этих потенциальных угроз, важно знать, как защитить себя.