Tấn công vi kiến trúc là gì?
Các cuộc tấn công vi kiến trúc, thường được gọi là các cuộc tấn công kênh bên, thể hiện mối lo ngại ngày càng tăng trong an ninh mạng. Trong các cuộc tấn công này, kẻ đe dọa lợi dụng việc rò rỉ thông tin ngoài ý muốn từ phần cứng của bạn.
Những khác biệt nhỏ trong hoạt động của thiết bị máy tính có thể xuất phát từ các lỗ hổng bảo mật được gọi là “tấn công kênh bên”. Những sai lệch như vậy bao gồm bộ nhớ đệm và các nhánh dự đoán trong hệ thống. Những kẻ tấn công có tay nghề cao sử dụng những điểm bất thường này để phân biệt thông tin nhạy cảm được xử lý bởi thiết bị bị ảnh hưởng.
Sự phức tạp của các vi kiến trúc bộ xử lý có thể khá phức tạp, đặc biệt liên quan đến tác động tiềm ẩn của chúng đối với các lỗ hổng bảo mật. Về bản chất, vi kiến trúc của bộ xử lý đề cập đến thiết kế và tổ chức bên trong của nó, chi phối cách nó thực hiện các hướng dẫn và thực hiện các tác vụ. Điều này bao gồm các thành phần khác nhau như bộ điều khiển, đơn vị logic số học (ALU), các thanh ghi, bộ nhớ đệm và hệ thống bus. Cách thức mà các phần tử này tương tác với nhau đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu quả và tính bảo mật của bộ xử lý. Do đó, sự hiểu biết về vi kiến trúc cụ thể được sử dụng bởi một thiết bị nhất định là điều cần thiết để đánh giá tính nhạy cảm của nó đối với một số kiểu khai thác hoặc tấn công nhất định.
Vi kiến trúc bộ xử lý trong hệ thống máy tính là gì?
Người ta có thể suy ngẫm về cơ chế hoạt động phức tạp của máy tính. Về cơ bản, nó là vi kiến trúc bộ xử lý-một thành phần cơ bản chịu trách nhiệm chỉ đạo việc thực hiện các lệnh và thông tin, cũng như phân bổ một cách thận trọng các tài nguyên của bộ xử lý trung tâm.
Hãy xem xét vai trò của người điều khiển hiệu quả, chỉ đạo các hoạt động trong hệ thống máy tính, chia các quy trình phức tạp thành các giai đoạn được sắp xếp hợp lý đồng thời giám sát việc thực hiện đồng thời chúng. Điều này tạo điều kiện cho sự hợp tác trơn tru giữa các thành phần khác nhau, cho phép thiết bị thực hiện đa nhiệm hiệu quả với hiệu suất tối ưu.
Kiến trúc vi mô không chỉ giới hạn ở việc tối ưu hóa hiệu suất; đúng hơn, nó đóng vai trò như một rào cản thiết yếu để bảo vệ tài nguyên điện tử bằng cách dựng lên các ranh giới ảo chỉ cho phép phần mềm hoặc thực thể người dùng được ủy quyền mới có được quyền truy cập. Hơn nữa, nó quản lý hiệu quả việc phân bổ tài nguyên hệ thống như bộ nhớ và sức mạnh tính toán, đảm bảo sử dụng tối ưu đồng thời duy trì mức tiêu thụ năng lượng trong thời gian nhu cầu khối lượng công việc giảm.
Các cuộc tấn công vi kiến trúc hoạt động như thế nào?
Các cuộc tấn công vi kiến trúc tập trung vào việc khai thác cách thức các phần tử kiến trúc vi mô xử lý dữ liệu và hoạt động nhạy cảm. Khi làm như vậy, các kỹ thuật đối nghịch này nhằm mục đích xâm phạm tính bảo mật của thông tin đó bằng cách thao túng sự tương tác giữa các thành phần phần cứng khác nhau liên quan đến xử lý dữ liệu.
Tấn công dựa trên bộ đệm
Các cuộc tấn công dựa trên bộ đệm là một loại lỗ hổng kiến trúc tập trung vào cách máy tính sử dụng bộ nhớ đệm. Điều quan trọng là phải phân biệt giữa bộ nhớ đệm và cookie, vì bộ nhớ đệm là đơn vị bộ nhớ nhỏ, tốc độ cao được thiết kế để lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên, do đó giảm thời gian cần thiết để máy tính truy xuất dữ liệu đó.
Khái niệm về bộ nhớ đệm tương tự như một ngăn ẩn bên trong máy tính của một người, chứa các tiện ích hàng ngày luôn có sẵn trong tầm tay. Kho lưu trữ này nâng cao hiệu suất của hệ thống bằng cách lưu giữ thông tin thường được yêu cầu. Tuy nhiên, điều vẫn không dễ thấy là khả năng các cá nhân không được ủy quyền có thể truy cập vào các chi tiết bí mật mà không cần trực tiếp xâm nhập vào hệ thống.
Thông qua việc quan sát và phân tích cẩn thận hành vi bộ nhớ đệm của hệ thống mục tiêu, những kẻ tấn công mạng có thể thu thập thông tin có giá trị về dữ liệu được lưu trữ bên trong. Điều này có thể bao gồm việc xác định xem dữ liệu nhất định có hiện diện hay không bằng cách theo dõi thời gian cần thiết để hệ thống truy xuất thông tin đó từ bộ đệm. Những hiểu biết sâu sắc như vậy cung cấp các chỉ số hữu ích về nội dung của bộ đệm, từ đó cho phép kẻ tấn công đưa ra quyết định sáng suốt về hành động tiếp theo của chúng.
Bóng ma và sự tan chảy
Các cuộc tấn công Spectre khai thác khả năng của bộ xử lý để đẩy nhanh hoạt động của chúng thông qua việc thực thi suy đoán. Trong nỗ lực hợp lý hóa hiệu suất, bộ xử lý dự đoán quỹ đạo của các chương trình và phân bổ trước các tài nguyên phù hợp. Thật không may, cách tiếp cận chủ động này có thể bị các tác nhân độc hại lợi dụng để truy cập dữ liệu bí mật bằng cách thao túng những kỳ vọng này.
Các cuộc tấn công Meltdown khai thác lỗ hổng trong bộ xử lý trung tâm (CPU) của máy tính cho phép truy cập trái phép vào dữ liệu được bảo vệ. Bằng cách điều khiển CPU để vi phạm phân vùng giữa các tiến trình, kẻ tấn công có thể truy cập vào thông tin nhạy cảm vượt quá mức đặc quyền của chúng. Điều này xảy ra do một lỗi thiết kế trong kiến trúc CPU cho phép một tiến trình xem không gian bộ nhớ của một tiến trình khác, làm ảnh hưởng đến các biện pháp bảo mật nhằm duy trì sự cô lập giữa các hoạt động khác nhau.
Bộ đôi lỗ hổng bảo mật nói trên thể hiện mình là những đối thủ đáng gờm, khai thác những điểm yếu vốn có trong kiến trúc của các hệ thống máy tính hiện đại.
###Máy búa
Các cuộc tấn công Rowhammer khai thác sự tương tác giữa kiến trúc phần cứng và hành vi của tế bào DRAM để làm suy yếu tính bảo mật của hệ thống máy tính. Nền tảng của các cuộc tấn công này nằm ở hiện tượng Rowhammer, phát sinh như một vấn đề với các ô bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM).
Về bản chất, các thành phần trong bộ nhớ máy tính được tổ chức thành các đơn vị riêng biệt chứa dữ liệu. Việc truy xuất thường xuyên thông tin cụ thể từ các đơn vị này có thể gây ra sự gián đoạn hoạt động của các phân đoạn dữ liệu liền kề hoặc liên quan.
Những kẻ độc hại sử dụng chiến thuật xảo quyệt bằng cách liên tục kích động một đoạn bộ nhớ cụ thể trong khi theo dõi chặt chẽ các đoạn bộ nhớ lân cận có hành vi thất thường, cuối cùng gây ra vi phạm và từ đó cho phép truy cập vào dữ liệu bí mật.
Nhảy mã có điều kiện (JCC)
Đánh giá của máy tính cá nhân thường bị ảnh hưởng bởi các tiêu chí cụ thể. Mục tiêu của các cuộc tấn công mạng này là làm gián đoạn và đánh lừa khả năng ra quyết định của hệ thống máy tính, khiến nó đưa ra những lựa chọn thiếu sáng suốt.
Hiện tại, khi các tác nhân độc hại đánh lừa thành công hệ thống máy tính, quá trình ra quyết định sẽ trở nên kéo dài hơn. Do đó, những thủ phạm như vậy nhận ra độ trễ này và khai thác nó để phát hiện ra các hành động cụ thể do máy bị xâm nhập thực hiện. Khi làm như vậy, họ tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiết lộ trái phép dữ liệu bí mật.
Các cuộc tấn công vi kiến trúc ảnh hưởng đến bạn như thế nào?
Trong trường hợp đầu tiên, những cuộc tấn công này có thể cố gắng lấy được các mật mã quan trọng được gọi là khóa mật mã, những mật mã này phải được giữ bí mật. Việc duy trì bí mật như vậy là cần thiết trong việc bảo vệ tính bảo mật của thông tin nhạy cảm thông qua mã hóa. Trong trường hợp những kẻ xấu có được quyền sở hữu các khóa này, điều đó sẽ báo trước sự bất lợi cho quyền riêng tư dữ liệu cá nhân của một người.
Việc đưa phần mềm độc hại vào các mạng quan trọng có thể cấp cho kẻ tấn công các đặc quyền hoặc quyền truy cập nâng cao vào thiết bị, do đó gây nguy hiểm cho tính bảo mật của toàn bộ hệ thống. Do đó, việc hiểu rõ khái niệm “nguyên tắc đặc quyền tối thiểu” trở nên quan trọng trong việc giảm thiểu những rủi ro đó.
Những sự cố như vậy có khả năng làm tổn hại đến tính toàn vẹn của các hệ thống dựa trên đám mây bằng cách vi phạm sự phân tách tồn tại giữa các máy ảo chạy trên một máy chủ vật lý, dẫn đến việc tiết lộ trái phép hoặc mất thông tin nhạy cảm.
Làm thế nào bạn có thể bảo vệ chống lại các cuộc tấn công kiến trúc vi mô?
Mặc dù tác động của các cuộc tấn công vi kiến trúc thoạt nhìn có vẻ không đáng kể nhưng trên thực tế, chúng có thể gây ra thiệt hại đáng kể cho những người bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, có những biện pháp mà các cá nhân có thể thực hiện để tự bảo vệ mình trước những mối đe dọa như vậy. May mắn thay, có sẵn các chiến lược phòng thủ để giảm thiểu rủi ro liên quan đến các kiểu tấn công này.
Cập nhật định kỳ phần mềm, chương trình cơ sở, vi mã và vi kiến trúc của bạn là rất quan trọng trong việc duy trì một hệ thống an toàn bằng cách giải quyết mọi lỗ hổng hoặc lỗi bảo mật đã xác định.
Đảm bảo cài đặt các chương trình chống vi-rút đáng tin cậy có khả năng xác định và ngăn ngừa các rủi ro tiềm ẩn đối với bảo mật thiết bị của bạn.
Sử dụng các kỹ thuật cách ly để tách biệt các quy trình và thông tin nhạy cảm khỏi các thành phần khác của hệ thống.
Tuân thủ nguyên tắc về thẩm quyền tối thiểu, chỉ cấp các đặc quyền cần thiết cho người dùng và ứng dụng, do đó cản trở khả năng gia tăng các mối đe dọa.
Chúng tôi đặc biệt khuyến khích triển khai các cơ chế giám sát và phát hiện để xác định mọi hành vi bất thường hoặc các mối đe dọa tiềm ẩn. Tối ưu hóa bảo mật thông qua việc sử dụng các giải pháp Quản lý sự kiện và thông tin bảo mật (SIEM), chẳng hạn như các giải pháp được cung cấp bởi Ngôi nhà thông minh hơn của Trend Micro, có thể là một chiến lược hiệu quả.
Sử dụng các kỹ thuật mã hóa để che giấu thông tin bí mật nhằm duy trì tính toàn vẹn và quyền riêng tư của thông tin đó, ngay cả trong trường hợp bên thứ ba xâm nhập bất hợp pháp với mục đích xấu.
Thường xuyên sao lưu dữ liệu của một người là rất quan trọng để đảm bảo rằng dữ liệu đó có thể được phục hồi trong trường hợp vi phạm an ninh hoặc tấn công mạng. Bằng cách đó, các cá nhân và tổ chức đều có thể bảo vệ thông tin có giá trị của mình khỏi bị mất mát và duy trì tính liên tục trong hoạt động.
Triển khai các giao thức bảo mật đám mây toàn diện để đảm bảo bảo vệ thông tin cư trú trong các hệ thống dựa trên đám mây.
Không có gì đáng kể về các cuộc tấn công vi kiến trúc
Duy trì trạng thái cảnh giác cao độ là điều cần thiết trong việc bảo vệ chống lại các cuộc tấn công vi kiến trúc tinh vi nhằm khai thác các lỗ hổng trong hoạt động nội bộ của máy tính. May mắn thay, có các biện pháp bảo vệ để bảo vệ cả thành phần phần cứng và phần mềm trong hệ thống của một người khỏi những hành vi xâm nhập bất chính như vậy. Bằng cách thực hiện các biện pháp bảo mật cần thiết và đảm bảo rằng tất cả chương trình cơ sở và trình điều khiển có liên quan đều được cập nhật, người ta có thể giảm đáng kể khả năng trở thành nạn nhân của những mối đe dọa ngấm ngầm này.
Điều quan trọng là phải nhận ra rằng kẻ thù có khả năng chặn và phá vỡ các kết nối trực tiếp giữa các thiết bị. Để giảm thiểu những rủi ro như vậy, điều cần thiết là phải hiểu các biện pháp phòng ngừa cần thiết để tự bảo vệ.