Selective Noise Based Power-Efficient and Effective Countermeasure against Thermal Covert Channel Attacks in Multi-Core Systems

With increasing interest in multi-core systems, such as any communication systems, infra-structures can become targets for information leakages via covert channel communication. Covert channel attacks lead to leaking secret information and data. To design countermeasures against these threats, we need to have good knowledge about classes of covert channel attacks along with their properties. Temperature–based covert communication channel, known as Thermal Covert Channel (TCC), can pose a threat to the security of critical information and data. In this paper, we present a novel scheme against such TCC attacks. The scheme adds selective noise to the thermal signal so that any possible TCC attack can be wiped out. The noise addition only happens at instances when there are chances of correct information exchange to increase the bit error rate (BER) and keep the power consumption low. Our experiments have illustrated that the BER of a TCC attack can increase to 94% while having similar power consumption as that of state-of-the-art

What is All the FaaS About? - Remote Exploitation of FPGA-as-a-Service Platforms

Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) used as hardware accelerators in the cloud domain allow end-users to accelerate their custom applications while ensuring minimal dynamic power consumption. Cloud infrastructures aim to maximize profit by achieving optimized resource sharing among its cloud users. However, the FPGAs\u27 reconfigurable nature poses unique security and privacy challenges in a shared cloud environment. In this paper, we aim to understand the interactions between FPGA and the host servers on the cloud to analyze FaaS platforms\u27 security. We propose a vulnerability taxonomy based on the runtime attributes of the FaaS platforms. The taxonomy aims to assist the identification of critical sources of vulnerabilities in the platform in allowing focused security verification. We demonstrate the proof-of-concept by characterizing the potential source of vulnerabilities in the Stratix-10 FaaS platforms. We then focused on only one major source to perform more focused verification. The proof-of-concept is demonstrated by identifying the potential source of vulnerabilities in the Stratix-10 FaaS platforms. Then, to conduct more focused verification, we narrowed our focus to only one major source. It aided in the identification of several low-level software vulnerabilities. The discovered vulnerabilities could be remotely exploited to cause denial-of-service and information leakage attacks. The concerned entities have released software updates to address the vulnerabilities

Remote Attacks on FPGA Hardware

Immer mehr Computersysteme sind weltweit miteinander verbunden und über das Internet zugänglich, was auch die Sicherheitsanforderungen an diese erhöht. Eine neuere Technologie, die zunehmend als Rechenbeschleuniger sowohl für eingebettete Systeme als auch in der Cloud verwendet wird, sind Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs). Sie sind sehr flexible Mikrochips, die per Software konfiguriert und programmiert werden können, um beliebige digitale Schaltungen zu implementieren. Wie auch andere integrierte Schaltkreise basieren FPGAs auf modernen Halbleitertechnologien, die von Fertigungstoleranzen und verschiedenen Laufzeitschwankungen betroffen sind. Es ist bereits bekannt, dass diese Variationen die Zuverlässigkeit eines Systems beeinflussen, aber ihre Auswirkungen auf die Sicherheit wurden nicht umfassend untersucht. Diese Doktorarbeit befasst sich mit einem Querschnitt dieser Themen: Sicherheitsprobleme die dadurch entstehen wenn FPGAs von mehreren Benutzern benutzt werden, oder über das Internet zugänglich sind, in Kombination mit physikalischen Schwankungen in modernen Halbleitertechnologien. Der erste Beitrag in dieser Arbeit identifiziert transiente Spannungsschwankungen als eine der stärksten Auswirkungen auf die FPGA-Leistung und analysiert experimentell wie sich verschiedene Arbeitslasten des FPGAs darauf auswirken. In der restlichen Arbeit werden dann die Auswirkungen dieser Spannungsschwankungen auf die Sicherheit untersucht. Die Arbeit zeigt, dass verschiedene Angriffe möglich sind, von denen früher angenommen wurde, dass sie physischen Zugriff auf den Chip und die Verwendung spezieller und teurer Test- und Messgeräte erfordern. Dies zeigt, dass bekannte Isolationsmaßnahmen innerhalb FPGAs von böswilligen Benutzern umgangen werden können, um andere Benutzer im selben FPGA oder sogar das gesamte System anzugreifen. Unter Verwendung von Schaltkreisen zur Beeinflussung der Spannung innerhalb eines FPGAs zeigt diese Arbeit aktive Angriffe, die Fehler (Faults) in anderen Teilen des Systems verursachen können. Auf diese Weise sind Denial-of-Service Angriffe möglich, als auch Fault-Angriffe um geheime Schlüsselinformationen aus dem System zu extrahieren. Darüber hinaus werden passive Angriffe gezeigt, die indirekt die Spannungsschwankungen auf dem Chip messen. Diese Messungen reichen aus, um geheime Schlüsselinformationen durch Power Analysis Seitenkanalangriffe zu extrahieren. In einer weiteren Eskalationsstufe können sich diese Angriffe auch auf andere Chips auswirken die an dasselbe Netzteil angeschlossen sind wie der FPGA. Um zu beweisen, dass vergleichbare Angriffe nicht nur innerhalb FPGAs möglich sind, wird gezeigt, dass auch kleine IoT-Geräte anfällig für Angriffe sind welche die gemeinsame Spannungsversorgung innerhalb eines Chips ausnutzen. Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass grundlegende physikalische Variationen in integrierten Schaltkreisen die Sicherheit eines gesamten Systems untergraben können, selbst wenn der Angreifer keinen direkten Zugriff auf das Gerät hat. Für FPGAs in ihrer aktuellen Form müssen diese Probleme zuerst gelöst werden, bevor man sie mit mehreren Benutzern oder mit Zugriff von Drittanbietern sicher verwenden kann. In Veröffentlichungen die nicht Teil dieser Arbeit sind wurden bereits einige erste Gegenmaßnahmen untersucht