ارایه یک حمله زمانی جدید بر روی پردازنده ARM و پیاده سازی عملی آن بر روی برد Raspberrypi3

دسته مهمی از حملات کانال جانبی از این حقیقت استفاده می­کنند که حافظه نهان منجر به تغییرات زمانی در اجرای الگوریتم­های رمزنگاری و در نتیجه نشت اطلاعات می­شود. علی­رغم آن­که حملات کانال جانبی مبتنی بر  وجود حافظه نهان به علت کارایی زیاد، از مهمترین و پرکاربردین حملات کانال جانبی محسوب می­شوند، نسبت به سایر حملات کانال جانبی کمتر مورد مطالعه قرار گرفته­اند. بر همین اساس تحقیقات گسترده­ای توسط جامعه رمزنگاری در حوزه حملات کانال جانبی مبتنی بر وجود حافظه نهان صورت گرفته است. تمرکز تحقیقات صورت گرفته عمدتا بررسی امنیت اجرای الگوریتم­های رمزنگاری توسط پردازنده های اینتل و پنتیوم بوده است که با توجه به ساختار متفاوت حافظه نهان در پردازنده­های مختلف، قابل تعمیم به پرازنده­های پرکاربرد دیگر، نظیر ARM نیست. در پاسخ به این چالش، تحقیقات جدید به اعمال حملات کانال جانبی مبتنی بر حافظه نهان بر روی پردازنده های انواع تلفن­های همراه و برد های کاربردی دیگر از جمله پردازنده های ARM، معطوف شده است. متفاوت بودن ساختار حافظه نهان و عدم پشتیبانی از بعضی دستورات مورد نیاز جهت اجرای حمله های مبتنی بر حافظه نهان، اجرای این دسته از حملات را بر روی پردازنده های ARM دشوار کرده است. در این مقاله ما برای اولین بار به بررسی اعمال حمله کانال جانبی زمانی مبتنی بر حافظه نهان با استفاده از رویداد تصادم بر روی یکی از پردازنده های ARM می­پردازیم. حمله ارایه شده در این مقاله، از نوع حملات کاربردی time-driven است که در آن مهاجم تنها باید زمان اجرای عملیات رمزنگاری را اندازه­گیری کند و برخلاف حملات access-driven، مهاجم نیازی به دسترسی به حافظه نهان قربانی را ندارد. همچنین حمله ارائه­شده را با استفاده از یک برد پراستفاده در صنعت با نام Raspberrypi3 که مجری سامانه عامل رزبین است، پیاده­سازی کردیم که نتایج نشان­دهنده صحت حمله ارائه ­شده است.

کلیدواژه ها:

الگوریتم رمز نگاری AES ، پردازنده cortex-A53 ، حمله تصادم ، معماری Exclusive ، دستور clflush ، سیاست جایگزینی