Compiler Breaks Constant-Time Implementations Leading to Side-Channel Attacks

重要情報 脆弱性記述 タイトル: Breaking Bad: How Compilers Break Constant-Time Implementations（悪いこと：コンパイラが一定時間実装をどのように壊すか） 著者: Moritz Schneider, Daniele Lain, Ivan Puddu, Nicolas Dutly, Srdjan Čapkun 所属機関: ETH Zurich 抄録 内容: 現代のコンパイラは、セキュリティ上重要なライブラリをコンパイルする際、一定時間の実装における防護策を破綻させます。これらの防護策は、通常、特定のパターンとしてコードに使用するか回避するために設計されています。例えば、秘密値に依存する分岐をコンパイル時に選択して算術演算を実行するなどが該当します。しかし、これらの技術はコンパイル後にその構造が維持された場合にのみ意味を持ちます。本論文は、現代のコンパイラが防御的プログラミング技法によって導入された防護策をどのように破壊するかを検討します。特に、サイドチャネル攻撃を防止するための一定時間プログラミング技法を用いた高級な一定時間実装において、コンパイラがそれをどのように破壊するかを研究します。4万4,604個の異なるターゲットに対して動的解析を実施しました。特に、サイドチャネル防護を提供することを目的としており、最も広くデプロイされているセキュリティ上重要なライブラリを対象としました。その結果、いくつかのコンパイラが導入する秘密依存演算が、最も強力な防護を施されているセキュリティ上重要なライブラリに存在することが分かりました。これは、高級なソースコードが正式にサイドチャネルレスであることが検証されていた場合であっても同様です。 キーポイント 研究手法: ツールを用いて4万4,604個の異なるターゲットに対して動的解析を実施。 研究対象: x86-64、x86-1386、armv7、aarch64、RISC-V、MIPS-32など、最も広くデプロイされているセキュリティ上重要なライブラリ。 発見: 最も強力な防護を施されているセキュリティ上重要なライブラリにおいても、コンパイラが導入する秘密依存演算が存在することが判明。 結論: 現代のコンパイラは、セキュリティ上重要なライブラリをコンパイルする際、一定時間の実装における防護策を破壊する。これは、高級なソースコードが正式にサイドチャネルレスであることが検証されていた場合でも同様である。 実験結果 対象: 4万4,604個の異なるターゲット。 研究対象: 最も広くデプロイされているセキュリティ上重要なライブラリ。 発見: 最も強力な防護を施されているセキュリティ上重要なライブラリにおいても、コンパイラが導入する秘密依存演算が存在することが判明。 実験結論 結論: 現代のコンパイラは、セキュリティ上重要なライブラリをコンパイルする際、一定時間の実装における防護策を破壊する。これは、高級なソースコードが正式にサイドチャネルレスであることが検証されていた場合でも同様である。 要約 本論文は、現代のコンパイラが防御的プログラミング技法、特に一定時間実装の防護策をどのように破壊するかを検討しました。その結果、最も強力な防護を施されているセキュリティ上重要なライブラリにおいて、コンパイラが導入する秘密依存演算が存在することが判明しました。これは、高級なソースコードが正式にサイドチャネルレスであることが検証されていた場合であっても同様です。

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