Атаки холодного завантаження: що залишається в ОЗП після відключення живлення
Вимкнути комп'ютер здається твердою межею. Нею не є. DRAM, що тримає робочу пам'ять запущеної системи, — це сітка крихітних конденсаторів, а конденсатори розряджаються поступово. Секунди, а часом хвилини після зникнення живлення чіпи все ще тримають більшу частину записаного, включно з ключами томів, які шифрування диска завантажує під час старту. Зловмисник, який перезавантажить таку машину з мінімальним завантажувачем і вивантажить залишки, піде з цими ключами. Це й є атака холодного завантаження, і від 2008 року її демонстрували на реальних, широко вживаних продуктах шифрування.
Праця Принстона, що назвала проблему
Канонічну демонстрацію провели дослідники Center for Information Technology Policy Принстонського університету та їхні співавтори. Їхню працю, 'Lest We Remember: Cold Boot Attacks on Encryption Keys', представлено на симпозіумі USENIX Security у Сан-Хосе в липні 2008 року. Розрив між тим часом і нинішнім варто позначити прямо: техніка давня, і застереження теж. Автори показали, що DRAM зберігає вміст секунди й хвилини після втрати живлення, навіть за робочої температури та навіть після вилучення модулів із материнської плати, а просте охолодження — команда застосовувала охолоджувальний спрей — розтягує це вікно драматично. Не маючи особливих пристроїв чи матеріалів, вони витягали ключі шифрування диска з образів пам'яті й перемогли BitLocker, FileVault, dm-crypt і TrueCrypt у холодних перезавантаженнях. Також описали алгоритми пошуку ключів у частково деградованій пам'яті та виправлення бітових помилок.Чому ключі виживають
Слабке місце — розклади ключів AES (key schedule). Розгорнутий ключ зберігається в пам'яті з великою внутрішньою надлишковістю, тож навіть зашумлений дамп можна скоригувати до справжнього ключа. І сучасне залізо діру не закриває. Академічний аналіз 2017 року, 'Cold Boot Attacks are Still Hot: Security Analysis of Memory Scramblers in Modern Processors', дослідив логіку скремблювання, яку сучасні процесори застосовують до DRAM, — захід, який, як вважалося, притлумлює такі атаки, — і визнав його неефективним: маску скремблювання можна вивести з самого дампа. Автори вибудували доказ концепції, що витягає ключ AES шифрування диска з пам'яті сучасного процесора, а їхня атака спирається на коротке переривання живлення, а не на охолодження модулів.Чому вимкнення — це не безпека
Якби ключі надійно стиралися під час вимкнення, вікно було б малим. Але кілька поширених станів живлення нічого не стирають ніколи. Призупинення зі станом у ОЗП (suspend-to-RAM) тримає DRAM під напругою й оновлює її: кожен ключ, який тримала система, лишається на місці, за екраном блокування, який можна атакувати напряму. Присипляння (hibernation) записує образ RAM на диск, і це безпечне настільки, наскільки зашифрований том підкачки або присипляння, адже знімок працюючої пам'яті на незашифрованому сховищі — подарунок. Навіть тепле перезавантаження не вимикає модулі з живлення надовго. Проєкт Tails, який документує цю загрозу для своїх користувачів, формулює ризик прямо:... може лишатися в ОЗП до кількох хвилин після вимкнення ...Це попередження адресоване звичайним ноутбукам. Машина, вимкнена в побутовому сенсі — кришка зачинена, екран темний, стан живлення розмитий, — може все ще тримати все, що потрібно зловмисникові, а схопити її — справа секунд.
Які пом'якшення реально існують
Tails — найпомітніший захист у щоденному вжитку. Під час вимкнення система перезаписує більшу частину своєї ОЗП випадковими даними, і та сама очистка спрацьовує, коли завантажувальний носій фізично виймають під час роботи, — аварійний шлях, збудований якраз на момент, коли машину хапають. Під капотом це функція ядра init-on-free плюс сторожовий процес, що стежить за USB-носієм, а замітки проєкту уточнюють: файли, потрібні процесові очистки, блокуються в пам'яті з самого старту, щоб очистку не можна було витіснити під час виконання. Звички, які до цього додаються, непримітні, але конкретні:- Вимикайте повністю, а не переводьте в режим очікування, особливо перед тим, як передати пристрій комусь іншому.
- Вивчіть найшвидший шлях вимкнення вашої системи: очищенню потрібен час на виконання.
- Ніколи не залишайте працюючий або приспаний ноутбук без фізичного нагляду.
- Якщо залізо зникло з поля зору в місці підвищеного ризику, вважайте його можливо скомпрометованим, а не просто вимкненим.