Vad är mikroarkitekturattacker?

Mikroarkitekturattacker, ofta kallade sidokanalsattacker, utgör ett växande problem inom cybersäkerhet. I dessa attacker drar hotaktörer nytta av oavsiktliga informationsläckor från din hårdvara.

Små avvikelser i en datorenhets funktion kan bero på säkerhetsbrister som kallas “sidokanalsattacker”. Sådana avvikelser omfattar cacheminnen och prediktiva grenar inom systemet. Skickliga motståndare använder dessa oegentligheter för att urskilja känslig information som behandlas av den berörda utrustningen.

Processorernas mikroarkitekturer kan vara ganska komplicerade, särskilt när det gäller deras potentiella inverkan på säkerhetsproblem. En processors mikroarkitektur avser i huvudsak dess interna design och organisation, som styr hur den utför instruktioner och utför uppgifter. Detta omfattar olika komponenter som styrenhet, aritmetisk logisk enhet (ALU), register, cacheminne och bussystem. Det sätt på vilket dessa element interagerar med varandra spelar en avgörande roll för processorns effektivitet och säkerhet. En förståelse för den specifika mikroarkitektur som används av en viss enhet är därför nödvändig för att bedöma dess känslighet för vissa typer av exploateringar eller attacker.

Vad är processorns mikroarkitektur i datorsystem?

Man kan fundera över de komplicerade mekanismerna bakom en dators funktion. I grund och botten är det processorns mikroarkitektur - ett underliggande element som ansvarar för att styra utförandet av kommandon och information, samt för att försiktigt fördela resurserna i den centrala processorenheten.

Tänk på rollen som en effektiv ledare som styr verksamheten inom ett datorsystem, delar upp komplexa processer i strömlinjeformade steg och samtidigt övervakar deras samtidiga utförande. Detta underlättar ett smidigt samarbete mellan olika komponenter, vilket gör det möjligt för enheten att effektivt multitaska med optimal effektivitet.

Mikroarkitekturen är inte bara begränsad till prestandaoptimering, utan fungerar även som en viktig barriär för att skydda elektroniska resurser genom att upprätta virtuella gränser som endast tillåter auktoriserad programvara eller användarenheter att få tillträde. Dessutom hanterar den effektivt tilldelningen av systemresurser som minne och datorkraft, vilket säkerställer att de utnyttjas optimalt samtidigt som energiförbrukningen hålls nere under perioder med minskad arbetsbelastning.

Hur fungerar mikroarkitekturattacker?

Mikroarkitekturattacker fokuserar på att utnyttja det sätt på vilket mikroarkitekturelement bearbetar känsliga data och operationer.Genom att manipulera samspelet mellan olika hårdvarukomponenter som är inblandade i databehandlingen försöker dessa angreppstekniker kompromettera sekretessen för sådan information.

Cachebaserade attacker

Cachebaserade attacker är en klass av arkitektoniska sårbarheter som koncentrerar sig på hur en dator använder sitt cacheminne. Det är viktigt att skilja mellan cacheminne och cookies, eftersom cacheminne är små minnesenheter med hög hastighet som är utformade för att lagra data som ofta används och därmed minska den tid det tar för datorn att hämta dem.

Begreppet cache kan liknas vid ett dolt fack i datorn som innehåller vardagliga verktyg som är lätta att ha tillgång till. Denna förvaringsplats förbättrar systemets prestanda genom att bevara information som ofta behövs. Det som dock förblir dolt är möjligheten för obehöriga att få tillgång till konfidentiella uppgifter utan att direkt tränga in i systemet.

Genom noggrann observation och analys av ett målsystems cachelagringsbeteende kan cyberangripare få fram värdefull information om de data som lagras där. Detta kan innefatta att avgöra om vissa data finns eller inte genom att övervaka den tid det tar för systemet att hämta sådan information från cacheminnet. Sådana insikter ger användbara indikatorer på innehållet i cacheminnet, vilket gör det möjligt för angripare att fatta välgrundade beslut om sin nästa åtgärd.

Spectre och Meltdown

Spectre-attacker utnyttjar processorns förmåga att påskynda sina operationer genom spekulativ exekvering. I ett försök att effektivisera prestandan förutser processorerna hur programmen kommer att utvecklas och fördelar resurserna på ett förebyggande sätt. Tyvärr kan detta proaktiva tillvägagångssätt utnyttjas av illvilliga aktörer för att komma åt konfidentiella data genom att manipulera dessa förväntningar.

Meltdown-attacker utnyttjar en sårbarhet i datorns centrala processorenhet (CPU) som möjliggör obehörig åtkomst till skyddade data. Genom att manipulera CPU:n för att bryta mot uppdelningen mellan processer kan en angripare få tillgång till känslig information utanför sin behörighetsnivå. Detta inträffar på grund av ett konstruktionsfel i CPU-arkitekturen som gör att en process kan se en annan process minnesutrymme, vilket äventyrar säkerhetsåtgärder som är avsedda att upprätthålla isolering mellan olika operationer.

Den ovannämnda duon av säkerhetsproblem utgör formidabla motståndare som utnyttjar svagheter som finns inbyggda i moderna datorsystems arkitektur.

Rowhammer

Rowhammer-attacker utnyttjar samspelet mellan hårdvaruarkitektur och DRAM-cellers beteende för att underminera säkerheten i ett datorsystem. Grunden för dessa attacker ligger i Rowhammer-fenomenet, som uppstår som ett problem med DRAM-celler (Dynamic Random Access Memory).

I grund och botten är komponenterna i en dators minne organiserade som distinkta enheter som innehåller data. Den frekventa hämtningen av specifik information från dessa enheter kan orsaka störningar i funktionen hos intilliggande eller relaterade datasegment.

Skadliga aktörer använder en listig taktik genom att ihärdigt reta upp ett specifikt minnesfragment och samtidigt noga övervaka intilliggande minnessegment som uppvisar ett oregelbundet beteende, vilket i slutändan orsakar ett intrång och därmed möjliggör åtkomst till konfidentiella data.

Jump Conditional Code (JCC)

En persondators omdöme påverkas i allmänhet av specifika kriterier. Syftet med dessa cyberattacker är att störa och vilseleda ett datorsystems beslutsförmåga, så att det gör dåligt underbyggda val.

När skadliga aktörer lyckas lura ett datorsystem blir beslutsprocessen för närvarande mer utdragen. Följaktligen upptäcker sådana förövare denna fördröjning och utnyttjar den för att avslöja de särskilda åtgärder som vidtagits av den komprometterade maskinen. På så sätt underlättar de obehörigt röjande av konfidentiella uppgifter.

Hur påverkar mikroarkitekturattacker dig?

I första hand kan dessa angrepp syfta till att komma över viktiga chiffer, s.k. kryptografiska nycklar, som bör förbli konfidentiella. Att upprätthålla sådan sekretess är avgörande för att bevara säkerheten för känslig information genom kryptering. Om illvilliga aktörer skulle komma över dessa nycklar skulle det innebära ett hot mot den personliga integriteten.

Införandet av skadlig programvara i kritiska nätverk kan ge angripare förhöjda privilegier eller åtkomst till enheter, vilket äventyrar säkerheten för hela systemet. Att förstå begreppet “principen om minsta möjliga privilegium” är därför avgörande för att minska sådana risker.

Sådana incidenter kan äventyra integriteten i molnbaserade system genom att bryta mot den separation som finns mellan virtuella maskiner som körs på en enda fysisk värd, vilket leder till obehörigt avslöjande eller förlust av känslig information.

Hur kan man skydda sig mot mikroarkitekturangrepp?

Även om effekterna av mikroarkitekturattacker kan verka obetydliga vid första anblicken, kan de faktiskt orsaka betydande skada för de drabbade. Det finns dock åtgärder som enskilda personer kan vidta för att skydda sig mot sådana hot. Lyckligtvis finns det defensiva strategier för att minska riskerna i samband med dessa typer av attacker.

Regelbunden uppdatering av programvara, fast programvara, mikrokod och mikroarkitektur är avgörande för att upprätthålla ett säkert system genom att åtgärda eventuella identifierade sårbarheter eller säkerhetsbrister.

Säkerställ installation av tillförlitliga antivirusprogram som kan identifiera och förebygga potentiella risker för enhetens säkerhet.

Använd isoleringstekniker för att separera känsliga processer och information från andra komponenter i systemet.

Följ doktrinen om minimal auktoritet och ge endast användare och applikationer nödvändiga privilegier, vilket förhindrar potentiell ökning av hot.

Implementering av övervaknings- och detekteringsmekanismer rekommenderas starkt för att identifiera avvikande beteende eller potentiella hot. Optimering av säkerheten genom användning av SIEM-lösningar (Security Information and Event Management), som de som erbjuds av Trend Micros Smarter Home, kan vara en effektiv strategi.

Använda kryptografiska tekniker för att dölja konfidentiell information, för att upprätthålla dess integritet och sekretess, även i händelse av ett olagligt intrång av en tredje part med skadligt uppsåt.

Att regelbundet säkerhetskopiera sina data är avgörande för att säkerställa att de kan återställas i händelse av ett säkerhetsintrång eller en cyberattack. På så sätt kan både privatpersoner och organisationer skydda sin värdefulla information från potentiell förlust och upprätthålla kontinuiteten i verksamheten.

Implementera omfattande molnsäkerhetsprotokoll för att säkerställa skyddet av information som finns i molnbaserade system.

Inget obetydligt med mikroarkitekturangrepp

Att upprätthålla en förhöjd vaksamhet är avgörande för att skydda sig mot listiga mikroarkitekturangrepp som utnyttjar sårbarheter i en dators interna funktioner. Lyckligtvis finns det skyddsåtgärder för att skydda både hårdvaru- och programvarukomponenterna i ens system från sådana skändliga intrång. Genom att implementera nödvändiga säkerhetsåtgärder och se till att alla relevanta firmware och drivrutiner hålls uppdaterade kan man avsevärt minska sannolikheten för att falla offer för dessa lömska hot.

Det är viktigt att inse att motståndare har förmågan att avlyssna och störa direkta anslutningar mellan enheter.För att minska sådana risker är det viktigt att förstå de nödvändiga försiktighetsåtgärderna för självskydd.