Micro-architectural side channels: Studying the attack surface from hardware to browsers - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Access content directly
Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2023

Micro-architectural side channels: Studying the attack surface from hardware to browsers

Abstract

Hardware is often represented as an abstract layer that behaves correctly, executes instructions and produces a result. However, side effects due to the execution of computations on actual computers can lead to information leakage. Fault attacks also threaten security, by generating errors in the physical system and thus bypassing security mechanisms. Typically, information leakage from side-channel attacks includes power consumption or electromagnetic emissions, and fault attacks include altering the system's power supply or clock. All of these attacks require physical access to the device. In contrast, my research activities since October 2015 have focused on side-channel and fault attacks that do not require physical access, and instead use the micro-architecture components of the processors. These attacks are software-based, and, therefore, remotely executable. The main research challenge in micro-architectural attacks is to build secure systems and hardware that are immune to these vulnerabilities. In this manuscript, I give a partial view of my contributions in this domain, focusing on the attack surface, one of the main issues we face. In the first part, we cover the hardware attack surface, i.e., the discovery of new side channels in unsuspected micro-architectural components. In the second part, we focus on a particular delivery method for side-channel attacks: web browsers.
Le matériel est souvent représenté comme une couche abstraite qui se comporte de manière correcte, exécutant des instructions et produisant un résultat. Cependant, des effets de bords dus à l’exécution des calculs sur une machine peuvent créer des fuites d’informations sensibles. Les attaques par fautes menacent également la sécurité, en générant des erreurs sur le système physique et donc en contournant les mécanismes logiciels de sécurité. Typiquement, les fuites d’informations qui découlent d’attaques par canaux auxiliaires incluent la consommation de courant ou les émanations électromagnétiques, et les attaques par fautes incluent la modification de l’alimentation électrique ou de l’horloge du système. Toutes ces attaques requièrent un accès physique à l’appareil. Au contraire, ma recherche depuis octobre 2015 s’intéresse aux fuites d’informations et attaques par fautes qui ne requièrent aucun accès physique, et qui utilisent les composants de micro-architecture des processeurs. Ces attaques sont réalisables par logiciel, et donc exécutables à distance. L’enjeu principal de la recherche sur les attaques liées à la micro-architecture est de construire des systèmes et du matériel sûrs et résistants à ces vulnérabilités. Dans ce manuscrit, je donne une vue partielle de mes contributions dans ce domaine, en me concentrant sur la surface d’attaque, l’un des principaux problèmes auxquels nous sommes confrontés. Dans la première partie, nous couvrirons la surface d’attaque matérielle, c’est-à-dire la découverte de nouveaux canaux auxiliaires dans des composants micro-architecturaux insoupçonnés. Dans la seconde partie, nous nous concentrerons sur une méthode particulière de diffusion des attaques par canaux auxiliaires : les navigateurs web.
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Dates and versions

tel-04180074 , version 1 (11-08-2023)

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  • HAL Id : tel-04180074 , version 1

Cite

Clémentine Maurice. Micro-architectural side channels: Studying the attack surface from hardware to browsers. Cryptography and Security [cs.CR]. Université de Lille, 2023. ⟨tel-04180074⟩
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