هجوم جانبي

الأنواع

وعلى صعيد آخر، الهجوم البصري، والذي يمكن من خلاله قراءة المعلومات والبيانات الحساسة عن طريق التسجيل البصري باستخدام كاميرا عالية الدقة، أو أجهزة أخرى تتمتع بمثل هذه القدرات.

في هذا الإطار، هجمات القائمة البيضاء، وهي هجمات تعتمد على اختلاف سلوك الأجهزة المدرجة في القائمة البيضاء عند الاتصال بالأجهزة المدرجة في القائمة البيضاء (إرسال الردود) والأجهزة غير المدرجة في القائمة البيضاء (عدم الاستجابة للأجهزة على الإطلاق). يمكن استخدام هجوم الطريق الجانبي الذي يعتمد على القائمة البيضاء لتتبع عناوين الذاكرة للبلوتوث.

من جانب آخر، يُعتبر المبدأ الأساسي في جميع أنواع هجمات الطريق الجانبي هو أن التأثيرات المادية الناتجة عن تشغيل نظام تشفير (جانبي) يمكن أن توفر معلومات إضافية مفيدة حول البيانات السرية المُضمنة في النظام، مثل مفتاح التشفير، ومعلومات الحالة الجزئية، والنصوص العادية الكاملة أو الجزئية، وما إلى ذلك. لا تُعتبر محاولات اختراق نظام تشفير عن طريق خداع أو إكراه الأشخاص ذوي الوصول الشرعي شكلا من أشكال هجمات الطريق الجانبي، فعادة ما تُصنف هذه الهجمات كشكل من أشكال الهندسة الاجتماعية أو تحليل الشفرات القابلة للإنكار، ولكن تشمل الأنواع الرئيسية لهجمات الطريق الجانبي ما يلي:

علاوةً على ذلك، هجمات الأخطاء التي يبدأها البرنامج، وتُعتبر هذه الفئة من الهجمات في الوقت الحالي فئة نادرة من هجمات الطريق الجانبي، وتُمثل هجمات مطرقة الصف مثالًا على إمكانية تغيير الذاكرة غير المسموح بها عن طريق الوصول إلى الذاكرة المجاورة بشكل متكرر (مما يتسبب في فقدان الاحتفاظ بالحالة).

إضافةً إلى ذلك، هجوم مراقبة الطاقة، وهو هجوم سيبراني يستغل استهلاك الأجهزة المتفاوت للطاقة أثناء إجراء عمليات الحوسبة.

وعلى صعيد آخر، هجوم ذاكرة التخزين المؤقت، وهو هجوم سيبراني يعتمد على قدرة المهاجم على مراقبة عمليات وصول الضحية إلى ذاكرة التخزين المؤقت في نظام مادي مشترك، كما هو الحال في بعض أنواع البيئات الافتراضية والخدمات السحابية.

وفي السياق ذاته، هجوم التوقيت، وهو هجوم سيبراني يعتمد على قياس الوقت الذي تستغرقه عمليات حسابية مختلفة (مثل مقارنة كلمة مرور المهاجم بكلمة مرور الضحية غير المعروفة).

ومن ناحية أخرى، هجوم تحليل الأخطاء التفاضلية، وهو هجوم يتم عن طريق إدخال أخطاء في عملية حسابية.

علاوةً على ذلك، هجوم تحليل التشفير الصوتي، وهو هجوم يستغل الصوت الناتج أثناء عملية حسابية (مثل عمليات تحليل الطاقة).

ومن جهة أخرى، هجوم البيانات المتبقية، والذي يتم عن طريق قراءة البيانات الحساسة بعد حذفها المفترض (كما في هجوم التمهيد البارد).

ومن جهة أخرى، هجوم كهرومغناطيسي، وهو هجوم سيبراني يعتمد على الإشعاع الكهرومغناطيسي المُسرب، والذي يُمكن أن يُوفر نصوصًا عادية ومعلومات أخرى مباشرةً. يُمكن استخدام هذه القياسات لاستنتاج مفاتيح التشفير باستخدام تقنيات مُكافئة لتلك المُستعملة في تحليل الطاقة، أو يُمكن استخدامها في هجمات غير تشفيرية، مثل هجمات العاصفة (والمعروفة كذلك باسم هجمات اختراق البيانات أو مراقبة الإشعاع).

الأمثلة

كذلك، ومن أشهر الأمثلة الأخرى على هجمات الطريق الجانبي هجوم التوقيت، والذي يُراقب حركة البيانات داخل وخارج وحدة المعالجة المركزية أو ذاكرة الجهاز الذي يُشغّل نظام التشفير أو الخوارزمية. وبمجرد ملاحظة الاختلافات في المدة التي يستغرقها إجراء عمليات التشفير، قد يكون من الممكن تحديد المفتاح السري بالكامل. تتضمن هذه الهجمات تحليلًا إحصائيًا لقياسات التوقيت، وقد ثبُت ذلك عبر الشبكات. يمكن لهجوم تحليل الطاقة توفير معلومات أكثر تفصيلًا من خلال مراقبة استهلاك الطاقة لجهاز مثل وحدة المعالجة المركزية أو دائرة التشفير. ويُمكننا أن نُصنف هذه النوعية من الهجمات إلى هجمات تستعمل تحليلًا بسيط للطاقة، وهجمات تستعمل تحليلًا تفاضليًا للطاقة. ومن أشهر الأمثلة على هجمات تحليل استهلاك الطاقة هجوم التصادم+الطاقة، والذي يؤثر على جميع وحدات المعالجة المركزية على وجه التقريب. كما استعملت بعض الأمثلة الأخرى أساليبًا تعتمد على التعلم الآلي. تُولّد تقلبات التيار كذلك موجات راديوية، يُمكن للمهاجمين من خلالها تحليل قياسات الانبعاثات الكهرومغناطيسية، وعادةً ما تتضمن هذه الهجمات استخدام تقنيات إحصائية مماثلة لهجمات تحليل الطاقة.

كذلك، كذلك ثبت وجود هجمات طرق جانبية تستند إلى خوارزميات التعلم العميق وتعتمد على استخدام معلومات الطاقة والمجال الكهرومغناطيسي عبر أجهزة متعددة، مما يُمكّن المهاجمين من الحصول على المفتاح السري لجهاز مختلف ولكنه متطابق مع الأجهزة الأخرى في أثر واحد فقط. هُناك أمثلة وسوابق تاريخية لحدوث أشكال من هذا النوع المتطور من هجمات الطريق الجانبي، فقد كشفت وثيقة لوكالة الأمن القومي الأمريكية رُفعت عنها السرية مؤخرًا أنه في سنة 1943، لاحظ مهندس يعمل في شركة بيل فون وجود طفرات قابلة للفك على راسم الذبذبات مرتبطة بالإخراج المُفكك لآلة كاتبة مُشفرة معينة. وبحسب تصريحات بيتر رايت، الضابط السابق في جهاز المخابرات البريطاني، فقد تمكنت أجهزة الأمن البريطانية خلال عقد الستينيات من القرن العشرين من تحليل الانبعاثات الصادرة عن معدات التشفير الفرنسية. وفي عقد الثمانينيات من القرن العشرين، اشتُبه في قيام مُتنصتين سوفييتيين بزرع أجهزة تنصت داخل آلات كاتبة من طراز آي بي إم سيليكتريك لمراقبة الضجيج الكهربائي الناجم عن دوران كرة الطباعة وميلها لضرب الورقة؛ وأمكن من خلال خصائص تلك الإشارات تحديد المفتاح الذي تم الضغط عليه.

من جهة ثانية، يُسبب استهلاك الأجهزة للطاقة ارتفاعًا في درجة الحرارة، والذي يُعوّض بتأثيرات التبريد. تُولّد التغيرات في درجات الحرارة إجهادًا ميكانيكيًا مُستحثًا حراريًا. يُمكن أن يُولّد هذا الإجهاد انبعاثات صوتية منخفضة المستوى من وحدات المعالجة المركزية العاملة (قرابة 10 كيلوهرتز في بعض الحالات). أشارت الأبحاث الحديثة التي أجراها شامير وآخرون إلى إمكانية الحصول على معلومات حول تشغيل أنظمة التشفير والخوارزميات بهذه الطريقة كذلك. ويُعد هذا أحد أشكال هجوم تحليل التشفير الصوتي. كذلك إذا أمكن رصد سطح شريحة وحدة المعالجة المركزية، أو في بعض الحالات حزمة وحدة المعالجة المركزية، يُمكن للصور المُلتقطة بالأشعة تحت الحمراء كذلك توفير معلومات حول الكود الذي يتم تنفيذه على وحدة المعالجة المركزية، وهو ما يُعرف باسم هجوم التصوير الحراري. تشمل أمثلة هجمات الطريق الجانبي البصرية جمع المعلومات من خلال مؤشر نشاط القرص الصلب، ومن خلال قراءة عدد صغير من الفوتونات المنبعثة من الترانزستورات أثناء تغيير حالتها. تعتمد بعض هجمات الطريق الجانبيّ كذلك على المعلومات التي تتسرب من خلال قابليّة التخصيص لمورد مثل عرض النطاق الترددي للشبكة إلى العملاء الذين يطلبون المورد المتنازع عليه في نفس الوقت.

علاوةً على ذلك، يُعد هجوم ذاكرة التخزين المؤقت من أشهر هجمات الطريق الجانبي وأكثرها شيوعًا. يعمل هذا الهجوم من خلال مراقبة العمليات الأمنية الحرجة مثل إدخال جدول التشفير المعياري المتقدم، أو من خلال الأس المعياري أو الضرب أو عمليات الوصول إلى الذاكرة. ويستطيع المهاجم فيما بعد استعادة مفتاح التشفير السري اعتمادًا على عمليات الوصول التي قام بها الضحية (أو لم يقم بها). وعلى عكس بعض هجمات الطريق الجانبي الأخرى، لا تُحدث هذه الطريقة خللًا في عملية التشفير الجارية، وبالتالي تكون غير مرئية للضحية. في عام ٢٠١٧، اكتُشفت في وحدة المعالجة المركزية ثغرتان أمنيتان أطلق عليهما ميلتداون وسبيكتر. وأمكن من خلال هاتين الثغرتين استخدام طريقا جانبيًا قائمًا على ذاكرة التخزين المؤقت للسماح للمهاجم بتسريب بيانات ذاكرة العمليات الأخرى وبيانات نظام التشغيل نفسه.