CacheAudit

Wir präsentieren CacheAudit, ein vielseitiges Framework für die automatische, statische Analyse von Cache-Seitenkanälen. CacheAudit nimmt als Eingabe ein Programm-Binary und eine Cache-Konfiguration und leitet formale, quantitative Sicherheitsgarantien für eine umfassende Reihe von Seitenkanal-Angreifern ab, nämlich solche, die auf der Beobachtung von Cache-Zuständen, Nachverfolgungen von Hits und Misses sowie Ausführungszeiten basieren. Unsere technischen Beiträge beinhalten neuartige Abstraktionen zur effizienten Berechnung präziser Überapproximationen der möglichen Seitenkanalbeobachtungen für jeden dieser Angreifer. Diese Approximationen ergeben dann obere Grenzen für die Menge an Informationen, die offengelegt wird. In Fallstudien wenden wir CacheAudit auf binäre ausführbare Dateien von Algorithmen zur Sortierung und Verschlüsselung an, einschließlich der AES-Implementierung aus der PolarSSL-Bibliothek und der Referenzimplementierungen der Finalisten des eSTREAM-Stream-Cipher-Wettbewerbs. Die Ergebnisse, die wir erhalten, zeigen den Einfluss von Cache-Größe, Liniengröße, Assoziativität, Ersetzungsrichtlinien und Codierungsstil auf die Sicherheit der ausführbaren Dateien und beinhalten die ersten formalen Sicherheitsnachweise für Implementierungen mit Gegenmaßnahmen wie Vorab-Laden und datenunabhängigen Speicherzugriffsmustern.