CPU cache侧信道攻击

侧信道攻击：

侧信道攻击(side channel attack 简称SCA)：又称边信道攻击，核心思想是通过加密软件或硬件运行时产生的各种泄漏信息获取密文信息。

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关于侧信道攻击

侧信道攻击是利用密码算法执行过程中泄漏的与内部运算紧密相关的多种物理状态信息如声光信息、功耗、电磁辐射以及运行时间等，再结合统计学手段等进行攻击。

近年来，侧信道技术已经逐渐地从设备外部深入到计算机内部的CPU、高速缓存（Cache）、分支预测单元等等得到其中蕴含的敏感信息（如密钥）。

Cache攻击是一种新型的侧信道分析技术，它可以跨平台、跨CPU、突破安全边界对目标设备进行攻击，对现有安全防护造成极大的威胁。另外，由于Cache侧信道攻击可以利用cache共享实施攻击，因此具有不易发现且极难防御的特点。

Cache是什么？

Cache:

中央处理单元高速缓冲存储器，由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多， 接近于CPU的速度。

主要由三大部分组成：

➡Cache存储体：存放由主存调入的指令与数据块。

➡地址转换部件：建立目录表以实现主存地址到缓存地址的转换。

➡替换部件：在缓存已满时按一定策略进行数据块替换，并修改地址转换部件。

Cache的作用

冯.诺依曼体系结构是现代计算机的基础，现在大多计算机仍是冯.诺依曼计算机的组织结构。一个典型的冯诺依曼系统如图1所示，包含下面几大件：计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成。然而由于计算机技术发展，主存储器速度比CPU处理速度慢得多，使得CPU的高速处理能力不能充分发挥，整个计算机系统的工作效率受到影响。为了缓和中央处理器和主存储器之间速度不匹配的矛盾，计算机系统加入了Cache模块，现代计算机CPU与内存和Cache基本关系如图2所示 。CPU在Cache中找到有用的数据被称为命中，当Cache中没有CPU所需的数据时（这时称为未命中），CPU才访问内存。

!TUPIAN

原文链接：/zy_zhengyang/article/details/89678501

可参考资料：

谭雅. 基于分支预测分析攻击与防御的研究[D].天津大学,.

王安, 葛婧, 商宁, 张帆, 张国双. 侧信道分析实用案例概述[J]. 密码学报, , 5(4): 383–398

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