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Mikroarchitekturangriffe, oft auch als Seitenkanalangriffe bezeichnet, stellen im Bereich der Cybersicherheit ein wachsendes Problem dar. Bei diesen Angriffen nutzen Bedrohungsakteure unbeabsichtigte Informationslecks auf Ihrer Hardware aus.
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Diese Lecks können sich in geringfügigen Abweichungen im Verhalten Ihres Computers äußern, beispielsweise in den Cache-Speicherzugriffsmustern und der Verzweigungsvorhersage. Indem Angreifer die Art und Weise manipulieren, wie die Hardware Anweisungen und Daten verarbeitet, nutzen sie diese Nuancen aus, um Einblicke in die Daten zu erhalten, die Ihr Laptop verarbeitet.
Aber was genau ist die Mikroarchitektur des Prozessors und welchen Einfluss hat sie auf diese Schwachstellen?
Was ist Prozessor-Mikroarchitektur in Computersystemen?
Haben Sie sich jemals über das Innenleben Ihres Computers gewundert? Auf die Mikroarchitektur des Prozessors kommt es an – die Komponente hinter den Kulissen, die bestimmt, wie Ihr Computer Anweisungen und Daten verarbeitet und gleichzeitig die CPU-Ressourcen effizient verwaltet.
Betrachten Sie es als den Verkehrspolizisten für das Gehirn Ihres Computers, der jeden Vorgang orchestriert, Aufgaben in überschaubare Schritte aufteilt und sie gleichzeitig ausführt, um die Leistung zu steigern. Es sorgt für eine reibungslose Koordination und stellt sicher, dass Ihr Gerät mehrere Aufgaben gleichzeitig erledigen kann.
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Aber auch bei der Sicherheit spielt die Mikroarchitektur eine entscheidende Rolle, indem sie virtuelle Türen schafft, die die Vermögenswerte Ihres Computers schützen und nur autorisierten Programmen oder Benutzern den Zugriff darauf ermöglichen. Darüber hinaus optimiert es die Ressourcennutzung, indem es den Arbeitsspeicher und die Verarbeitungskapazitäten Ihres Computers nutzt und gleichzeitig bei weniger anspruchsvollen Aufgaben Energie spart.
Wie funktionieren Mikroarchitektur-Angriffe?
Mikroarchitektur-Angriffe zielen auf die Daten und Prozesse ab, die Mikroarchitektur-Komponenten verwenden, um auf Ihre privaten Informationen zuzugreifen. Wie genau machen sie das?
1. Cache-basierte Angriffe
Cache-basierte Angriffe sind eine Art Mikroarchitektur-Bedrohung, die sich darauf konzentriert, wie Ihr Computer seinen Cache-Speicher nutzt. Da ist ein Unterschied zwischen Cache und Cookies . Caches sind kleine Hochgeschwindigkeitsspeichereinheiten, die Ihre häufig verwendeten Daten speichern können, sodass der Computer beim Abrufen Zeit spart.
Es ist wie eine Geheimschublade, gefüllt mit Dingen, die Sie ständig benutzen, direkt im Schreibtisch Ihres Computers für schnellen Zugriff. Es hilft Ihrem Computer, schneller zu arbeiten, indem es häufig verwendete Daten speichert. Aber hier ist der Haken: Angreifer können heimlich auf vertrauliche Informationen zugreifen, ohne überhaupt direkten Zugriff zu erhalten.
Cyberangreifer beobachten, wie Ihr Computer seinen Cache nutzt. Sie untersuchen, wie schnell der Computer Daten von dort abruft. Durch sorgfältiges Timing dieser Aktionen können sie auf den Inhalt schließen. Wenn es länger dauert, kann es sein, dass die Daten nicht im Cache waren, was wertvolle Hinweise liefert.
2. Spectre und Meltdown
Spectre-Angriffe machen sich die Fähigkeit Ihres Prozessors zunutze, seine Aufgaben zu beschleunigen. Ihr Prozessor versucht Ihnen zu helfen, indem er vorhersagt, was ein Programm als Nächstes tun wird, damit er Dinge im Voraus vorbereiten kann – was Zeit spart. Allerdings können Hacker diese Vorhersagen austricksen, um an vertrauliche Informationen zu gelangen.
Meltdown-Angriffe machen sich einen Konstruktionsfehler Ihres Prozessors zunutze, indem sie ihn dazu verleiten, einem Programm den Speicher eines anderen Programms aussuchen zu lassen. Das Programm verhält sich wie jemand ohne Autorisierung, durchbricht die Trennung der Aktivitäten und sieht Informationen, die es nicht sehen sollte.
Diese beiden Angriffe bilden gemeinsam Bedrohungen, die Lücken im Design Ihres Computers ausnutzen.
3. Rowhammer
Rowhammer-Angriffe basieren auf der Beziehung zwischen Hardware-Mikroarchitektur und Speicherzellenverhalten, um die Integrität Ihres Systems zu gefährden. Im Mittelpunkt dieses Angriffs steht der Rowhammer-Effekt, ein Problem in DRAM-Zellen (Dynamic Random Access Memory).
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Vereinfacht ausgedrückt enthält der Speicher Ihres Computers verschiedene Teile, die Informationen enthalten. Wenn Sie mehrmals und schnell auf ein bestimmtes Stück zugreifen, kann es dazu kommen, dass andere Teile sich nicht richtig verhalten.
Angreifer verwenden diesen Trick, um dieses Erinnerungsstück weiter zu schütteln und dabei die Erinnerungsstücke in der Nähe zu beobachten, die sich komisch verhalten, bis etwas kaputt geht, wodurch sie an sensible Informationen gelangen können.
4. Sprungbedingungscode (JCC)
Ihr PC trifft Entscheidungen normalerweise auf der Grundlage von Bedingungen. Diese Angriffe zielen darauf ab, den Entscheidungsprozess Ihres Computers zu verwirren, indem sie ihn dazu verleiten, falsche Entscheidungen zu treffen.
Wenn nun die Angreifer Ihren Computer austricksen, dauert es etwas länger, bis sie ihre Wahl treffen. Angreifer erkennen dies und nutzen es, um herauszufinden, was der Computer getan hat – was dazu beiträgt, vertrauliche Informationen preiszugeben.
Wie wirken sich Mikroarchitektur-Angriffe auf Sie aus?
Erstens können diese Angriffe versuchen, wichtige Codes, sogenannte kryptografische Schlüssel, zu stehlen, die geheim gehalten werden sollten. Diese Schlüssel schützen Ihre sensiblen Daten durch Verschlüsselung. Gelangen die Angreifer an diese Schlüssel, könnte das Ärger für Ihre privaten Daten bedeuten.
Angreifer können ihre Privilegien oder den Zugriff auf ein Gerät erweitern und das gesamte System gefährden, wenn sie Malware in ein sensibles Netzwerk einschleusen. Deshalb ist es besonders wichtig zu verstehen was das Prinzip der geringsten Privilegien ist und wie es Cyberangriffe verhindern kann .
Diese Angriffe können in Cloud-Computing-Umgebungen zu Datenlecks führen und so die Isolation zwischen virtuellen Maschinen auf demselben Host durchbrechen.
Wie können Sie sich vor Angriffen auf die Mikroarchitektur schützen?
Der Schaden, den mikroarchitektonische Angriffe den Opfern zufügen können, ist nicht unbedeutend. Aber was können Sie tun, um nicht selbst zum Opfer zu fallen? Glücklicherweise können Sie sich vor mikroarchitektonischen Angriffen schützen.
- Aktualisieren Sie Ihre Software und Firmware regelmäßig, um Schwachstellen zu beheben. Ebenso sollten Sie Ihren Mikrocode und Ihre Mikroarchitektur auf dem neuesten Stand halten.
- Installieren Sie seriöse Sicherheitssoftware, die potenzielle Bedrohungen erkennen und blockieren kann.
- Verwenden Sie Isolationsmethoden, um sensible Prozesse und Daten zu trennen.
- Befolgen Sie das Prinzip der geringsten Rechte und erteilen Sie Benutzern oder Software nur die erforderlichen Berechtigungen, damit Angriffe nicht so leicht eskalieren können.
- Implementieren Sie Überwachungs- und Erkennungssysteme, um ungewöhnliche Aktivitäten zu erkennen. In Betracht ziehen Optimieren Sie Ihre Sicherheit mit SIEM , zum Beispiel.
- Verschlüsseln Sie sensible Daten, um sie auch dann zu schützen, wenn ein Hacker unbefugten Zugriff erhält.
- Sichern Sie Ihre Daten regelmäßig, damit Sie sie im Falle eines Angriffs wiederherstellen können.
- Setzen Sie robuste Cloud-Sicherheitsmaßnahmen ein, um in Cloud-Umgebungen gespeicherte Daten zu schützen.
Nichts Unwichtiges an Angriffen auf die Mikroarchitektur
Es ist wichtig, vor kniffligen Angriffen auf die Mikroarchitektur wachsam zu bleiben. Diese heimtückischen Eindringlinge machen sich die Funktionsweise Ihres Computers unter der Haube zunutze. Aber es gibt Möglichkeiten, sich zu schützen. Schützen Sie die Hardware Ihres Computers und stellen Sie sicher, dass Sie die neuesten Updates für das Innenleben Ihres Prozessors verwenden. Dadurch wird es für einen Online-Angriff deutlich schwieriger, Schaden anzurichten.
Beachten Sie jedoch, dass Angreifer die Möglichkeit haben, sich zwischen Ihrer Gerät-zu-Gerät-Kommunikation zu positionieren. Um sich vor diesen potenziellen Bedrohungen zu schützen, ist es wichtig zu wissen, wie Sie sich schützen können.
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