Sicherheitsaspekte von Mikroarchitektur-Optimierungen

Abstract

Um der Komplexität moderner Computersysteme gerecht werden zu können, werden mithilfe von Abstraktion die Implementierungsdetails von Software- und Hardwarekomponenten versteckt. Die dadurch ermöglichten unterschiedlichen Implementierungen können sich in Aspekten wie Leistung, Sicherheit, Energieeffizienz oder anderen Eigenschaften unterscheiden. Mikroarchitekturangriffe nutzen kleine Variationen dieser Eigenschaften in moderner Prozessoren aus, um sensible Informationen, die auf dem System verarbeitet werden, zu stehlen. In dieser Arbeit erweitern wir diese softwarebasierte Mikroarchitekturangriffe und Gegenmaßnahmen: Wir identifizieren bisher unbekannte Angriffsvektoren, die die grundlegendsten Sicherheitsgarantien moderner Prozessoren umgehen und weltweit zu Veränderung in Betriebssystemen und Prozessoren führen. Wir kombinieren traditionelle physikalische Seitenkanalanalysen mit softwarebasierten Mikroarchitektur-Angriffstechniken, um geheime kryptografische Schlüssel zu entwenden und geben neue Einblicke in die Entwicklung effektiver und dauerhaft nachhaltige Gegenmaßnahmen, die in allen modernen Betriebssystemen umgesetzt wurden.