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논문KCI 등재

ARM 캐시 일관성 인터페이스를 이용한 안드로이드OS 의 스크린 잠금 기능 부채널 공격

Side-channel Attack of Android Pattern Screen Lock exploiting Cache-Coherent Interface in ARM Processors

유혁|이경운|유시환|김영필
한국정보보호학회 (Korea Institute Of Information Security And Cryptology)|2022.04|정보보호학회논문지 (Journal of The Korea Institute of Information Security and Cryptology)|제32권 제2호|pp. 227-242|DOI https://doi.org/10.13089/JKIISC.2022.32.2.227

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Side channel attackPattern screen lockCache-coherency interconnect
주제분류컴퓨터학

초록

안드로이드 OS의 패턴 스크린 잠금 기능은 가장 일반적으로 사용되는 사용자 인증 기법이다. 현재 사용되는 패턴 스크린 잠금 기법은 패턴의 종류에 따라 약 39만개의 조합이 가능하며, 잘못된 입력 시 입력 지연 등의 기법이 적용되어 무작위 대입 공격으로는 쉽게 공격하기 어렵다. 이 논문에서는 ARM 기반의 멀티코어 시스템에서 사용하는 하드웨어의 구성 요소 중 캐시 일관성 인터페이스가 패턴의 종류를 파악할 수 있는 부채널이 될 수 있음을 보인다. 이러한 하드웨어 부채널을 이용하여 스크린 잠금 패턴의 꺾임 횟수와 전체 길이를 유추할 수 있으며, 이를 통해 공격의 효율성이 매우 높아질 수 있음을 제시한다.

Abstract

This paper presents a Cache-Coherency Interconnect(CCI)-based Android pattern screen lock(PSL) attack on modern ARM processors. CCI has been introduced to maintain the cache coherency between the big core cluster and the little core cluster. That is, CCI is the central interconnect inside SoC that maintains cache coherency and shares data. In this paper, we reveal that CCI can be a side channel in security, that an adversary can observe security-sensitive operations. We design and implement a technique to compromise Android PSL within only a few attempts using the information of CCI in user-level applications on Android Nougat. Further, we analyzed the relationship between the pattern complexity and security. Our evaluation results show that complex and simple patterns would have similar security strengths against the proposed technique.

참고문헌 (31)

  1. Man Zhou, "Patternlistener:Cracking android pattern lock using acoustic signals", Proceedings of the 2018 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security, pp.1775~1787 (2018)
  2. Man Zhou, "Stealing your android patterns via acoustic signals", IEEE Transactions on Mobile Computing, 20(4), pp.1656~1671 (2021)
  3. Guixin Ye, "A Video-based Attack for Android Pattern Lock", ACM Transactions on Privacy and Security, 21(4), pp.1~31 (2018)
  4. Guixin Ye, "Cracking Android Pattern Lock in Five Attempts", Proceedings of the 2017 Network and Distributed System Security Symposium, pp.1~15 (2017)
  5. Patrick Cronin, "Charger-Surfing : Exploiting a Power Line Side-Channel for Smartphone Information Leakage", Proceedings in 30th USENIX Security Symposium, pp.681~698 (2021)
  6. "Corelink cci-400cache coherent interconnect technical reference manual"[URL]
  7. Adam J. Aviv, "Smudge attacks on smartphone touch screens", Proceedings of the Workshop on Offensive Technologies, pp.1~7 (2010)
  8. "Parallelogram law"[URL]
  9. Michel Marie Deza, "Encyclopedia of distances", pp.1~583 (2009), Springer
  10. Marian Harbach, "The anatomy of smartphone unlocking: A field study of android lock screens", Proceedings of the 2016 CHI conference on Human Factors in Computing Systems, pp.4806~4817 (2016)
  11. J. Bonneau, "The science of guessing:analyzing an anonymized corpus of 70million passwords", Proceedings of the 2012 IEEE Symposium on Security and Privacy, pp.538~552 (2012)
  12. C. Sun, "Dissecting pattern unlock: The effect of pattern strength meter on pattern selection", Journal of Information Security and Applications, 19(4-5), pp.308~320 (2014), Elsevier
  13. S. Uellenbeck, "Quantifying the security of graphical passwords: the case of android unlock patterns", Proceedings of the 2013 ACM SIGSAC conference on Computer and Communications Security, pp.161~172 (2013)
  14. James L. Massey, "Guessing and entropy", Proceedings of the 1994IEEE International Symposium on Information Theory, pp.204~204 (1994)
  15. Christian Cachin, "Entropy measures and unconditional security in cryptography", doctor, pp.1997
  16. Panagiotis Andriotis, "A pilot study on the security of pattern screen-lock methods and soft side channel attacks", Proceedings of the sixth ACM conference on Security and privacy in wireless and mobile networks, pp.1~6 (2013)
  17. Seunghun Cha, "Boosting the guessing attack performance on android lock patterns with smudge attacks", Proceedings of the 2017ACM on Asia Conference on Computer and Communications Security, pp.313~326 (2017)
  18. Survey of peaks, "valleys identification in time series", Roger Schneider, 2011
  19. Youngbae Song, "On the effectiveness of pattern lock strength meters : Measuring the strength of real world pattern locks", Proceedings of the 33rd Annual ACM Conference on Human Factors in Computing Systems, pp.2343~2352 (2015)
  20. Philippe Oechslin, "Making a faster cryptanalytic time-memory trade-off, in Annual International Cryptology Conference", LNCS, 2729, pp.617~630 (2003)
  21. Darren Davis, "On user choice in graphical password schemes", Proceedings of the USENIX security symposium, pp.151~164 (2004)
  22. Arvind Narayanan, "Fast dictionary attacks on passwords using time-space tradeoff", Proceedings of the 12th ACM conference on Computer and communications security, pp.364~372 (2005)
  23. Volker Roth, "A PIN-entry method resilient against shoulder surfing", Proceedings of the 11th ACM conference on Computer and communications security, pp.236~245 (2004)
  24. Michael Backes, "Compromising reflections-or-how to read LCD monitors around the corner", Proceedings of the 2008 IEEE Symposium on Security and Privacy, pp.158~169 (2008)
  25. Baris Coskun, "Can ‘’something you know’‘ be saved?, In International Conference on Information Security", LNCS, 522, pp.421~440 (2008)
  26. Philippe Golle, "Cryptanalysis of a cognitive authentication scheme", Proceedings of the 2007 IEEE Symposium on Security and Privacy (2007)
  27. Jie Zhang, "Privacy leakage in mobile sensing: Your unlock passwords can be leaked through wireless hotspot functionality", Hindawi Mobile Information Systems, 2016(8793025) (2016)
  28. Claude Castelluccia, "Adaptive password-strength meters from markov models", Proceedings of the 19th Annual Network and Distributed System Security Symposium, pp.1~14 (2012)
  29. Diksha Shukla, "Beware, your hands reveal your secrets!", Proceedings of the 2014 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security, pp.904~917 (2014)
  30. Qinggang Yue, "Blind recognition of touched keys on mobile devices", Proceedings of the 2014 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security, pp.1403~1414 (2014)
  31. M. Egele, "A survey on automated dynamic malware-analysis techniques and tools", ACM computing surveys, 44(2), pp.1~42 (2012)

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