Расширение для защиты от вредоносных программ: использование SGX для сокрытия атак на кэш

В современных компьютерных системах пользовательские процессы изолированы друг от друга операционной системой и аппаратными средствами. Кроме того, в облачной среде критически важно, чтобы гипервизор изолировал арендаторов от других арендаторов, размещённых на той же физической машине. Однако гипервизор не защищает арендаторов от облачного провайдера и, следовательно, от поставляемых им операционной системы и аппаратных средств. Intel Software Guard Extensions (SGX) предоставляет механизм для решения этой задачи. Он предназначен для защиты пользовательского программного обеспечения от атак других процессов, операционной системы и даже физических злоумышленников. В этой статье мы демонстрируем тонкозернистые программные атаки по побочному каналу, выполняемые из вредоносной анклавной среды SGX против совместно размещённых анклавов. Наша атака представляет собой первое вредоносное программное обеспечение, работающее на реальном оборудовании SGX и использующее функции защиты SGX для сокрытия самого себя. Кроме того, мы демонстрируем атаку в собственной среде и между несколькими контейнерами Docker. Мы выполняем атаку на кэш по побочному каналу типа Prime+Probe против совместно размещённого анклава SGX, в котором работает актуальная реализация RSA, использующая примитив умножения с постоянным временем выполнения. Атака работает несмотря на отсутствие в анклавных средах SGX таймеров, больших страниц, физических адресов и общей памяти. В полуcинхронной атаке из одной трассы нам удаётся извлечь 96% закрытого ключа RSA. В автоматизированной атаке мы извлекаем полный закрытый ключ RSA по 11 трассам за 5 минут.