11、符号化定时轨迹等价性：保障系统安全的新视角

符号化定时轨迹等价性：保障系统安全的新视角

1. 引言

在当今数字化时代，系统安全面临着诸多挑战，其中利用时间侧信道的攻击逐渐成为一个不容忽视的问题。入侵者可以通过测量系统对特定协议请求的响应时间，推断系统的属性，从而绕过防御机制或侵犯用户隐私。例如，蜜罐通常运行在虚拟机上，响应协议请求的时间比正常客户端系统长，攻击者可以利用这一信息区分真实服务器和蜜罐；在电子护照的RFID机制中，攻击者可以通过重放消息并测量响应时间来追踪特定护照的移动。

传统的可达性属性验证，如保密性、认证等，主要关注是否存在展示漏洞的轨迹。而对于时间侧信道攻击的验证，则需要检查两个系统是否在观测上可区分，这涉及对轨迹集合的推理。为此，提出了符号化定时轨迹等价性的概念，旨在解决这一验证难题。

2. 时间侧信道攻击示例

• 红药丸攻击（Red Pill） ：蜜罐为了吸引攻击者，通常运行在虚拟机上。当应用程序连接到恶意服务器时，服务器先发送基线请求，再发送差分请求。基线请求的响应时间在虚拟机和实体机上相同，用于校准；而差分请求在虚拟机上的响应时间更长。因此，考虑响应时间后，运行在虚拟机和实体机上的应用程序的定时轨迹可以区分。
• 护照RFID攻击 ：电子护照中的RFID标签在通电时会向阅读器广播信息。攻击者记录护照与合法阅读器之间的会话，重放其中一条消息，通过测量响应时间来区分目标护照和其他护照。因为目标护照在验证消息时，MAC检查成功但加密检查失败，所需时间比其他护照长。
• 匿名协议攻击 ：Abadi和Fournet提出的匿