Útoky na mikroarchitekturu, často označované jako útoky postranním kanálem, představují v oblasti kybernetické bezpečnosti stále větší nebezpečí. V těchto typech útoků zneužívají kybernetičtí útočníci neúmyslné úniky dat z hardwarového vybavení.
Tyto úniky se mohou projevovat jako drobné odchylky v chování vašeho počítače, například ve vzorcích přístupu do vyrovnávací paměti nebo v predikcích větvení. Manipulací s tím, jak hardware zpracovává instrukce a data, mohou útočníci využít tyto jemné odlišnosti k získání neoprávněného přístupu k informacím, které váš počítač aktuálně zpracovává.
Ale co přesně je mikroarchitektura procesoru a jak se podílí na těchto zranitelnostech?
Co je mikroarchitektura procesoru v počítačových systémech?
Zajímalo vás někdy, jak funguje váš počítač uvnitř? Za vším stojí mikroarchitektura procesoru – klíčová součást, která určuje, jak váš počítač zpracovává instrukce a data, a to při efektivním využívání zdrojů procesoru.
Představte si ji jako řídícího pracovníka pro mozek vašeho počítače. Organizuje každou operaci, rozděluje složité úkoly na menší, zvládnutelné kroky a provádí je paralelně, čímž zvyšuje celkový výkon. Pomáhá udržovat plynulou koordinaci a zajišťuje, že vaše zařízení dokáže efektivně zpracovávat více úkolů současně.
Mikroarchitektura však hraje zásadní roli také v zabezpečení. Vytváří virtuální bariéry, které chrání data vašeho počítače a umožňují přístup pouze autorizovaným programům nebo uživatelům. Navíc optimalizuje využití zdrojů, efektivně spravuje paměť a výpočetní kapacity a šetří energii během méně náročných úkolů.
Jak fungují mikroarchitektonické útoky?
Mikroarchitektonické útoky se zaměřují na data a procesy, které komponenty mikroarchitektury používají pro přístup k vašim soukromým informacím. Jak přesně to dělají?
1. Útoky založené na mezipaměti
Útoky založené na mezipaměti jsou typem mikroarchitektonické hrozby, která se zaměřuje na to, jak váš počítač využívá vyrovnávací paměť. Je důležité rozlišovat mezi mezipamětí a cookies. Mezipaměť je malá, vysokorychlostní paměťová jednotka, která ukládá často používaná data, čímž počítači šetří čas potřebný k jejich načítání.
Je to jako tajná přihrádka plná věcí, které neustále používáte, přímo na stole vašeho počítače pro rychlý přístup. Díky ukládání často používaných dat pomáhá vašemu počítači pracovat rychleji. Ale háček je v tom, že útočníci mohou tajně získat přístup k citlivým informacím, aniž by k nim měli přímý přístup.
Kybernetičtí útočníci monitorují, jak váš počítač využívá vyrovnávací paměť. Sledují, jak rychle z ní počítač získává data. Pečlivým měřením doby těchto operací mohou odvodit, co se uvnitř nachází. Pokud to trvá déle, může to naznačovat, že data v mezipaměti nebyla, což odhaluje cenné stopy.
2. Spectre a Meltdown
Útoky Spectre zneužívají schopnosti procesoru urychlovat provádění úkolů. Procesor se snaží předvídat, co bude program dělat dál, aby mohl připravit data předem – což šetří čas. Hackeři však mohou tyto předpovědi oklamat, aby získali citlivé informace.
Útoky Meltdown využívají konstrukční chybu v procesoru, kterou zneužívají k tomu, aby program nahlédl do paměti jiného programu. Program se chová jako někdo, kdo nemá oprávnění, narušuje izolaci procesů a vidí informace, které by neměl.
Tyto dva typy útoků představují spojenou hrozbu, která zneužívá slabiny v designu počítače.
3. Rowhammer
Útoky Rowhammer využívají vztahu mezi hardwarovou mikroarchitekturou a chováním paměťových buněk k narušení integrity vašeho systému. Tento útok je založen na efektu Rowhammer, což je problém v buňkách dynamické paměti s náhodným přístupem (DRAM).
Jednoduše řečeno, paměť vašeho počítače obsahuje různé oblasti, které uchovávají informace. Pokud opakovaně rychle přistoupíte k jedné konkrétní oblasti, může to způsobit, že se ostatní oblasti začnou chovat nestandardně.
Útočníci využívají tento trik k tomu, aby neustále „otřásali“ jednou částí paměti a monitorovali blízké oblasti, dokud se nezačnou chovat chybně, což jim umožňuje získat přístup k citlivým informacím.
4. Podmíněný kód skoku (JCC)
Váš počítač se obvykle rozhoduje na základě určitých podmínek. Útoky založené na podmíněném kódu skoku se snaží zmást rozhodovací proces počítače tím, že jej oklamou k nesprávným rozhodnutím.
Když útočníci oklamou váš počítač, trvá mu rozhodnutí o něco déle. Útočníci si toho všimnou a využijí toho k odhadnutí, jaké rozhodnutí počítač udělal, čímž dochází k úniku citlivých informací.
Jak vás ovlivňují mikroarchitektonické útoky?
Za prvé, tyto útoky se mohou pokusit ukrást klíčové kódy, tzv. kryptografické klíče, které by měly být uchovávány v soukromí. Tyto klíče zajišťují bezpečnost vašich citlivých dat pomocí šifrování. Pokud se útočníci dostanou k těmto klíčům, může to vést k narušení soukromí vašich dat.
Útočníci mohou také zvýšit svá oprávnění nebo přístup k zařízení a ohrozit tak celý systém, pokud zavedou malware do citlivé sítě. Proto je obzvláště důležité pochopit princip nejmenšího privilegia a jak může zabránit kybernetickým útokům.
Tyto útoky mohou způsobit únik dat v cloudových výpočetních prostředích – narušují izolaci mezi virtuálními stroji na stejném serveru.
Jak se můžete chránit před mikroarchitektonickými útoky?
Škody, které mohou mikroarchitektonické útoky způsobit, rozhodně nejsou zanedbatelné. Co však můžete udělat, abyste se nestali obětí? Naštěstí se můžete před těmito útoky chránit několika způsoby.
- Pravidelně aktualizujte software a firmware, abyste opravili zranitelnosti; stejně tak udržujte aktuální i mikrokód a mikroarchitekturu.
- Nainstalujte si spolehlivý bezpečnostní software, který dokáže detekovat a blokovat potenciální hrozby.
- Používejte izolační metody k oddělení citlivých procesů a dat.
- Dodržujte zásadu nejmenšího oprávnění a udělujte uživatelům nebo softwaru pouze nezbytná oprávnění, aby útoky nebyly snadno eskalovány.
- Implementujte systémy pro monitorování a detekci, které dokáží zachytit neobvyklou aktivitu. Zvažte například optimalizaci zabezpečení pomocí SIEM.
- Šifrujte citlivá data, abyste je chránili i v případě, že útočník získá neoprávněný přístup.
- Pravidelně zálohujte svá data, abyste je mohli v případě útoku obnovit.
- Používejte robustní bezpečnostní opatření pro cloud, abyste ochránili data uložená v cloudovém prostředí.
Na mikroarchitektonických útocích není nic nepodstatného
Je důležité být ostražitý ohledně záludných mikroarchitektonických útoků. Tito rafinovaní vetřelci zneužívají principy fungování vašeho počítače. Existují však způsoby, jak se před nimi chránit. Udržujte hardware svého počítače zabezpečený a ujistěte se, že máte nainstalovány nejnovější aktualizace pro interní fungování procesoru. Tímto způsobem ztížíte jakýkoli online útok.
Mějte na paměti, že útočníci mají schopnost vkládat se do komunikace mezi vašimi zařízeními. Pro ochranu před těmito potenciálními hrozbami je nezbytné vědět, jak se bránit.