Мікроархітектурні атаки, які іноді називають атаками через побічні канали, стають все більш значущою проблемою в галузі кібербезпеки. Під час таких атак зловмисники намагаються викрасти інформацію, використовуючи ненавмисні витоки даних з вашого комп’ютерного обладнання.
Ці витоки можуть проявлятися у вигляді невеликих змін в роботі вашого пристрою, таких як способи доступу до кеш-пам’яті або алгоритми передбачення розгалужень. Маніпулюючи тим, як апаратне забезпечення обробляє інструкції та інформацію, злочинці можуть скористатися цими деталями, щоб отримати доступ до даних, з якими працює ваш комп’ютер.
Але що таке мікроархітектура процесора і як вона впливає на ці вразливості?
Що таке мікроархітектура процесора в обчислювальних системах?
Чи задумувалися ви коли-небудь, як працює ваш комп’ютер зсередини? Усе залежить від мікроархітектури процесора – невидимого компонента, що визначає, як ваш комп’ютер виконує інструкції та обробляє дані, а також ефективно керує ресурсами ЦП.
Можна уявити її як диспетчера в мозку вашого комп’ютера, що регулює кожну операцію, розбиває завдання на маленькі кроки та виконує їх одночасно для підвищення продуктивності. Це допомагає підтримувати злагоджену роботу, гарантуючи, що ваш пристрій може виконувати кілька завдань одночасно.
Але мікроархітектура також відіграє важливу роль у безпеці, створюючи віртуальний бар’єр, що захищає дані вашого комп’ютера, дозволяючи лише авторизованим програмам або користувачам отримувати до них доступ. Крім того, вона оптимізує використання ресурсів, керуючи пам’яттю комп’ютера та обчислювальними можливостями, економлячи енергію під час виконання менш складних завдань.
Як працюють мікроархітектурні атаки?
Мікроархітектурні атаки націлені на дані та процеси, які компоненти мікроархітектури використовують для доступу до вашої особистої інформації. Тож, як саме це відбувається?
1. Атаки на основі кешу
Атаки на основі кешу – це вид мікроархітектурної загрози, що концентрується на тому, як комп’ютер використовує свою кеш-пам’ять. Важливо відрізняти кеш-пам’ять від файлів cookie. Кеш-пам’ять – це невеликі, але швидкі блоки пам’яті, які зберігають часто використовувані дані, дозволяючи комп’ютеру швидко отримувати до них доступ.
Це можна порівняти з шухлядою, повною речей, якими ви постійно користуєтеся, розміщеною прямо на вашому робочому столі для швидкого доступу. Це допомагає вашому комп’ютеру працювати швидше, зберігаючи необхідну інформацію під рукою. Але тут є підступ: зловмисники можуть таємно отримати доступ до конфіденційної інформації, навіть не маючи прямого доступу до неї.
Кіберзловмисники стежать за тим, як ваш комп’ютер використовує кеш. Вони аналізують, як швидко комп’ютер отримує звідти дані. Вимірюючи час цих операцій, вони можуть робити висновки про те, що знаходиться всередині. Якщо отримання даних займає більше часу, це може свідчити про відсутність даних у кеші, що дає їм підказки.
2. Spectre і Meltdown
Атаки Spectre використовують переваги здатності процесора прискорювати виконання задач. Ваш процесор намагається передбачити наступні дії програми, щоб підготуватись заздалегідь і зекономити час. Однак хакери можуть обманути ці прогнози для отримання конфіденційних даних.
Атаки Meltdown використовують дефект у конструкції процесора, змушуючи одну програму переглядати пам’ять іншої програми. Діючи як несанкціонований користувач, програма порушує межі дозволеного і бачить інформацію, до якої вона не повинна мати доступу.
Ці дві атаки об’єднуються, створюючи загрозу, що використовує недоліки в конструкції комп’ютера.
3. Rowhammer
Атаки Rowhammer залежать від взаємодії між апаратною мікроархітектурою та поведінкою комірок пам’яті, щоб порушити цілісність системи. Ця атака базується на ефекті Rowhammer, проблемі в комірках динамічної пам’яті з довільним доступом (DRAM).
Простіше кажучи, пам’ять вашого комп’ютера складається з різних ділянок, що зберігають інформацію. Якщо ви швидко кілька разів звертаєтесь до певного фрагмента, це може призвести до дивної поведінки інших ділянок.
Зловмисники використовують цей трюк, щоб постійно “струшувати” один фрагмент пам’яті, спостерігаючи за тим, як поводяться сусідні фрагменти, доки щось не “зламається”, дозволяючи їм виявити конфіденційну інформацію.
4. Умовний код переходу (JCC)
Ваш комп’ютер приймає рішення на основі певних умов. Ці атаки мають на меті обдурити процес прийняття рішень комп’ютером, змушуючи його зробити неправильний вибір.
Коли зловмисники обманюють комп’ютер, йому потрібно трохи більше часу, щоб прийняти рішення. Зловмисники помічають це і використовують, щоб з’ясувати, що саме зробив комп’ютер, що сприяє витоку конфіденційної інформації.
Як мікроархітектурні атаки впливають на вас?
По-перше, ці атаки можуть спробувати викрасти важливі коди, відомі як криптографічні ключі, які повинні бути захищені. Ці ключі захищають ваші конфіденційні дані за допомогою шифрування. Якщо зловмисники отримають ці ключі, вашим особистим даним загрожуватиме небезпека.
Зловмисники можуть підвищити свої привілеї або рівень доступу до пристрою, скомпрометувавши всю систему, якщо вони введуть шкідливе програмне забезпечення у вразливу мережу. Тому особливо важливо розуміти принцип найменших привілеїв і те, як він може запобігти кібератакам.
Ці атаки можуть спричинити витік даних у хмарних обчислювальних середовищах, тобто порушити ізоляцію між віртуальними машинами на одному сервері.
Як можна захиститися від мікроархітектурних атак?
Не можна недооцінювати шкоду, яку можуть завдати мікроархітектурні атаки. Але що ви можете зробити, щоб не стати їх жертвою? На щастя, є способи захистити себе.
- Регулярно оновлюйте програмне забезпечення та мікропрограми, щоб виправити вразливості; також оновлюйте свій мікрокод і мікроархітектуру.
- Встановлюйте надійне програмне забезпечення для забезпечення безпеки, яке може виявляти та блокувати потенційні загрози.
- Використовуйте методи ізоляції для поділу конфіденційних процесів і даних.
- Дотримуйтесь принципу найменших привілеїв, надаючи лише необхідні дозволи користувачам або програмному забезпеченню, щоб атаки не могли легко посилитися.
- Впроваджуйте системи моніторингу та виявлення для виявлення незвичайної активності. Розгляньте можливість оптимізації безпеки за допомогою SIEM.
- Шифруйте конфіденційні дані для їх захисту, навіть якщо хакер отримає несанкціонований доступ.
- Регулярно створюйте резервні копії даних, щоб можна було їх відновити у разі атаки.
- Застосовуйте надійні заходи безпеки в хмарі для захисту даних, що зберігаються в хмарних середовищах.
Мікроархітектурні атаки не можна ігнорувати
Дуже важливо бути уважним до хитрих мікроархітектурних атак. Ці підступні вторгнення використовують особливості роботи вашого комп’ютера. Але є способи захистити себе. Забезпечуйте безпеку апаратного забезпечення свого комп’ютера і стежте за тим, щоб у вас були встановлені останні оновлення для внутрішньої роботи процесора. Це значно ускладнить будь-якій онлайн-атаці завдання шкоди.
Слід пам’ятати, що зловмисники можуть перехоплювати з’єднання між вашими пристроями. Щоб захиститися від цих потенційних загроз, важливо знати, як забезпечити свою безпеку.