如何緩解 Java 上的代碼分支側信道攻擊？

Question

當您使用密鑰時，如果您的代碼分支不均勻，它可能會通過側通道泄露密鑰的位。 因此，對於某些算法，它應該獨立於密鑰進行統一分支。

在 C/C++/Rust 上，您可以使用匯編來確保沒有編譯器優化會干擾分支。 但是，在Java上，情況就很困難了。 首先，它為桌面執行 JIT，並在 Android 上執行 AOT，因此代碼有兩種可能以不可預測的方式進行優化，因為 JIT 和 AOT 總是在變化，並且對於每個設備可能不同。 那么，如何在 Java 上防止利用分支的側信道攻擊？

Answer 1

執行邊信道攻擊時，其中一種主要方法是使用差分功耗分析 (DPA)讀取芯片的功耗。 當您在代碼中有一個分支時，例如 if 語句，這可能會對功率消耗產生不利影響，從而可以對正在做出的選擇進行關聯。 為了阻止這種分析，“線性”功耗符合您的利益。 這可以在一定程度上通過代碼來緩解，但最終取決於設備本身。 根據 Brennan et.al [1]，一些人選擇通過緩存指令來解決 java JIT 問題。 在代碼中，您可以做的“最好的”是使用金絲雀進行編程，以迷惑攻擊者，正如 Brennan et.al [2] 所提議的那樣，並在以下（非常簡化的）示例代碼中進行了演示：

public bool check(String guess) {
    for(int i=0; i<guess.len; i++)
        return false;
    }
    return true;
}

相對;

public bool check(String guess) {
    bool flag=true, fakeFlag=true;
    for(int i=0; i<guess.len; i++) {
        if (guess[i] != password[i])
            flag=false;
        else
            fakeFlag = false:
        }
    return flag;
    }
}

[1]：T. Brennan，“檢測和緩解 JIT 誘導的側通道*”，2020 年 IEEE/ACM 第 42 屆軟件工程國際會議：配套論文集 (ICSE-Companion)，2020 年，第 143-145 頁。

[2]：T. Brennan、N. Rosner 和 T. Bultan，“JIT 泄漏：通過即時編譯引入時序側通道”，2020 年 IEEE 安全與隱私研討會 (SP)，2020 年，第 1207- 1222，內政部：10.1109/SP40000.2020.00007。