Prime+Retouch：当缓存被锁定并泄露时
密码学与安全
2024-02-26 v1 硬件体系结构
摘要
现代商用 CPU 上的缓存已成为侧信道泄露的主要来源之一，并被滥用为新的攻击向量。为抵御基于缓存的侧信道攻击，已提出两类对策：一是基于检测的方法，限制攻击者可留下的微架构痕迹数量；二是缓存预取与锁定技术，声称通过禁止敏感数据被驱逐来防止此类泄露。本文提出了 Prime+Retouch 攻击，该攻击通过利用缓存替换策略的元数据准确推断缓存活动，从而完全绕过上述防御方案。Prime+Retouch 具有三个显著特性：1) 它不会对受害者数据造成任何驱逐，从而绕过两种已知的缓解方案；2) 它仅需最小程度的同步，即攻击者预先植入的缓存行仅需一次内存访问；3) 它通过非共享内存泄露数据，但其底层的驱逐元数据是共享的。我们在两种架构上演示了 Prime+Retouch：主流的 Intel x86 和新兴的 Apple M1。我们阐明了 Prime+Retouch 如何在正常环境和 SGX 保护环境下，突破具有 Cloak 等 robust 缓存侧信道缓解措施的 AES T-table 实现。我们还证明了在限制更多的 M1 平台上（攻击者无法使用核心时钟周期定时器和性能计数器等精确测量工具），Prime+Retouch 攻击的可行性。此外，我们首次揭示了 Apple M1 架构上 L1 数据缓存未公开的缓存架构及其驱逐策略。我们还通过复用 Intel TSX 设计了一种用户空间无噪声缓存监控工具。
引用
@article{arxiv.2402.15425,
title = {Prime+Retouch: When Cache is Locked and Leaked},
author = {Jaehyuk Lee and Fan Sang and Taesoo Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15425},
year = {2024}
}