TLS 對 VM 重置攻擊是否安全？
TLS 協議對 VM 重置攻擊是否安全？
背景：想像一下在虛擬機 (VM) 中執行加密軟體。虛擬機重置攻擊是一種軟體狀態在某個時間點設置檢查點（快照），允許向前執行，然後重置（回滾）到前一個快照並繼續向前執行的攻擊。在某些情況下，這允許強大的攻擊。標準模型中存在安全的協議，但對 VM 重置攻擊並不安全。
那麼，TLS（作為一種協議）對這種攻擊是否安全？有沒有攻擊？是否有任何 TLS 密碼套件容易受到 VM 重置攻擊？
先前的工作： Ristenpart 等人。在以下論文中表明，一些 TLS實現容易受到 VM 重置攻擊：
托馬斯·里斯滕帕特和斯科特·伊萊克。 當好的隨機性變壞時：虛擬機重置漏洞和對沖部署的密碼學。NDSS 2010。
然而，他們的攻擊都是針對 TLS 的特定實現，並利用失敗來重新植入 RNG。換句話說，它們似乎代表了實現的失敗，而不是協議本身的失敗。似乎一個足夠仔細的實現可以通過在適當的點向 PRNG 添加額外的熵來屏蔽這些攻擊。
我的問題是：TLS 中是否存在任何協議級 VM 重置漏洞？
*威脅模型：*這是一個更詳細的威脅模型。該軟體在虛擬機內執行。攻擊者可以像往常一樣通過網路自由地與軟體互動。此外，攻擊者還獲得了兩個額外的權力：在任何時候，攻擊者都可以保存虛擬機目前狀態的快照；並且在任何時候，攻擊者都可以將虛擬機回滾到之前的某個快照，然後讓它從那裡繼續執行。
很容易發明在標準模型中安全但在此模型中不安全的協議。例如，想像一個生成臨時密鑰對的協議 $ K_A,K_A^{-1} $ 對於一次性簽名方案，簽署臨時公鑰 $ K_A $ 使用長期 RSA 簽名密鑰，接收來自攻擊者的一些消息，然後使用臨時簽名密鑰對一些消息進行簽名。在標準模型中，這與使用 RSA 簽名一樣安全。但在虛擬機重置模型中，這是不安全的：攻擊者可以在系統生成臨時密鑰對後立即對系統進行快照，讓它向前執行以發出一條由臨時私鑰簽名的消息；然後將其回滾到快照並從那裡向前執行，觀察由同一臨時私鑰簽名的第二條消息。一旦攻擊者觀察到由同一一次性私鑰簽名的兩條消息，攻擊者就可以偽造其他消息。因此，這證明了協議級 VM 重置漏洞可能存在。但是 TLS 協議容易受到攻擊嗎？
不，TLS 對 VM 重置攻擊並不安全。虛擬機重置攻擊至少可以實現兩種攻擊，我想不到：
- AES-GCM 隨機數通常由消息計數器值確定性地生成。如果您在本地對等方發送純文字消息之前設置快照，該消息將在重置為快照後更改，您將有一個嚴重的隨機數重用漏洞。如RFC 5288中所述，每個數據包發送的 64 位顯式隨機數可以等於消息計數器。目前的 TLS 1.3 草案刪除了顯式 nonce，並將其替換為隱式消息計數器 xor:ed 與從主密鑰派生的靜態 IV 值。chacha20-poly1305 草案中指定了相同的隨機數生成，因此具有相同的漏洞。傳統的 CBC 密碼套件不太容易受到攻擊，特別是如果用於加密然後mac模式。**編輯：**在實踐中，VM 引擎可能被實現為在掛起時自動關閉所有 TCP 連接，並且在重置後恢復時不一定重新連接。這可能有助於使針對直接通過 TCP 的正常 TLS 連接的攻擊不太實用。其他類型的通道上的 TLS 和 UDP 上的 DTLS 可能是另一回事。
- 在與會話相對應的任何致命警報之後，會話主機密應該被丟棄，例如無法驗證完成的消息。能夠重置本地對等點的攻擊者顯然能夠規避這一點。這意味著例如攻擊者可能會嘗試使用屬於另一個對等方的會話 ID 來執行會話恢復，即使在初始失敗之後也是如此。此類針對會話狀態的攻擊不依賴於 VM 引擎在重置為快照時離開網路堆棧的狀態。
如果你從客戶端/伺服器關係的角度來分解它，我認為它可能會提供一些見解。TLS 既不是顯式的也不是隱式的易受攻擊，就像你說的，它取決於實現。
例如：如果使用 TLS 的伺服器是虛擬化的，那麼回滾到該點可能會引入重播。但是，如果您正在談論客戶端與伺服器進行身份驗證，那麼除非存在其他一些因素，例如錯誤或某些東西或錯誤的實現，否則您不會遇到這個問題 - 這就是為什麼當您註銷站點並恢復虛擬機到過去，您仍然處於註銷狀態，但是如果您要將伺服器恢復到該點（比如說在備份或其他東西中），您可能會遇到這個問題，尤其是在 cookie 尚未過期的情況下。雖然，通過適當的安全“最佳實踐”可能會得到緩解。
如果您可以欺騙伺服器上的時間，儘管那裡也可能存在問題。TLS 中沒有任何固有的東西，因為有許多協議可能存在問題，這就是為什麼它被稱為它的名稱。這有幫助嗎？簡而言之，我的觀點是，眾所周知，還有其他因素，並且協議本身的安全性可能與您的伺服器獲得 pwnd 幾乎沒有關係。