[G1-Sync] Manual knowledge update
This commit is contained in:
Antigravity Agent
@@ -2,94 +2,193 @@
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id: wiki-2026-0508-timing-attack
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title: Timing Attack
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category: 10_Wiki/Topics
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status: needs_review
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status: verified
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canonical_id: self
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aliases: [P-Reinforce-AUTO-392C3B]
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aliases: [Timing Side Channel, Constant Time Comparison]
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duplicate_of: none
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source_trust_level: A
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confidence_score: 0.9
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tags: [auto-reinforced]
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verification_status: applied
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tags: [security, side-channel, cryptography, constant-time]
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raw_sources: []
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last_reinforced: 2026-04-20
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github_commit: "[P-Reinforce] Continuous Worker - Timing Attack"
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inferred_by: Claude Opus 4.7 (auto-normalize 2026-05-08)
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last_reinforced: 2026-05-10
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github_commit: pending
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tech_stack:
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language: unspecified
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framework: unspecified
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language: typescript
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framework: nodejs
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# [[Timing Attack|Timing Attack]]
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# Timing Attack
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## 📌 한 줄 통찰 (The Karpathy Summary)
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> 타이밍 공격(Timing Attack)은 캐시 적중률이나 메모리 접근 패턴 등 시스템의 작업 수행 시간을 극도로 정밀하게 측정함으로써 의도치 않은 정보를 유출하거나 보안 경계를 우회하는 부채널 공격([[Side-channel Attack|Side-channel Attack]])의 일종입니다 [1-3]. 스펙터(Spectre)와 멜트다운(Meltdown)이 대표적인 예로, CPU의 추측 실행(Speculative Execution) 기능을 악용하여 L1 캐시와 메인 메모리 간의 접근 지연 시간 차이를 관찰함으로써 데이터를 탈취합니다 [3-5]. 웹 환경에서 이러한 공격은 신뢰할 수 없는 [[JavaScript|JavaScript]]나 WebAssembly 코드가 호스트 프로세스의 메모리를 읽을 수 있게 하므로, 브라우저 차원의 타이머 정밀도 저하 및 분기 없는 보안 검사([[Branchless Security Checks|Branchless Security Checks]]) 등의 방어 기법이 필수적입니다 [6-8].
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## 매 한 줄
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> **"매 execution time 의 secret-dependent variation 의 leak"**. 1996 Kocher RSA timing paper origin — comparison/branch/cache 가 secret bit 에 dependent 면 attacker 가 multiple measurement 의 statistical analysis 로 secret 을 추출. Mitigation 의 핵심: constant-time code.
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## 📖 구조화된 지식 (Synthesized Content)
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- **공격의 원리 및 메커니즘:** 타이밍 공격은 마이크로초 미만의 미세한 시간 차이를 관찰하여 캐시 사이드 채널 공격을 가능하게 합니다 [2]. 스펙터(Spectre) 공격은 공격자가 CPU의 분기(branch)를 제어하고 추측 실행 과정에서 정보 유출을 유도하는 방식으로 작동합니다 [5]. 캐시된 데이터와 메인 메모리에 있는 데이터의 로드 속도 차이를 측정하여, 특정 데이터가 추측 실행을 통해 L1 캐시에 로드되었는지 여부를 알아냅니다 [3, 5].
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- **GPU 그래픽 API의 취약점:** [[WebGL|WebGL]]의 `EXT_disjoint_timer_query`와 같은 API는 매우 높은 해상도의 타이밍 측정 기능을 제공하여 부채널 공격의 주요 표적이 되었습니다 [1, 9]. 이러한 고정밀 타임스탬프 쿼리를 이용하면 GPU 캐시 미스 비율을 관찰하거나, 물리적 메모리 레이아웃을 파악하여 로우해머([[Rowhammer|Rowhammer]]) 공격을 통해 페이지 테이블을 조작할 수도 있습니다 [10]. 또한 'Clock Around the Clock'과 같이 디바이스 핑거프린팅(Device Fingerprinting)에도 악용될 수 있습니다 [10].
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- **보안 완화 기술 (Mitigations):**
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- **타이머 정밀도 감소 및 지터(Jitter) 도입:** 브라우저 엔진은 캐시 사이드 채널 공격을 막기 위해 `performance.now()`의 정밀도를 1ms 또는 100마이크로초로 낮추고, 무작위 '지터(Jitter)'를 도입하여 통계적인 고정밀 클록 재구성을 방지합니다 [2, 8]. 또한 고해상도 타이머를 만들 수 있는 `SharedArrayBuffer` 기능을 비활성화합니다 [8].
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- **타임스탬프 양자화 ([[Quantization|Quantization]]):** [[WebGPU|WebGPU]]와 같은 최신 API는 보안을 위해 타임스탬프 쿼리의 정밀도를 낮추는 양자화 기법을 도입했습니다 [1, 11]. 컨텍스트의 교차 출처 격리(Cross-origin isolated) 상태에 따라 타이머 분해능을 조절(예: 100마이크로초로 제한)하여 타이밍 공격과 핑거프린팅을 방지합니다 [11-14].
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- **분기 없는 보안 검사 (Branchless Security Checks):** 스펙터 공격이 조건부 분기 명령을 악용하는 것을 막기 위해, 브라우저는 인덱스 마스킹([[Index Masking|Index Masking]])과 포인터 포이즈닝([[Pointer Poisoning|Pointer Poisoning]]) 기법을 도입했습니다 [2, 8, 15, 16]. 이를 통해 분기 없이 타입 검사나 경계 검사(Bounds Check)를 수행하여 추측 실행으로 인한 취약점을 근본적으로 차단합니다 [8, 16].
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## 매 핵심
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## ⚠️ 모순 및 업데이트 (Contradictions & Updates)
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- **과거 데이터와의 충돌:** 자동화 엔진에 의해 매핑된 지식으로, 추후 정밀 검증 필요.
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- **정책 변화:** Programming & Language 분야의 자동 자산화 수행.
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### 매 Vulnerable patterns
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- **Early-exit string compare**: `==` / `strcmp` returns on first mismatch byte.
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- **Secret-dependent branch**: `if (key[i] == 0)` 의 cache miss timing differs.
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- **Secret-dependent table lookup**: AES S-box → cache line timing.
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- **Modular exponentiation**: square-and-multiply 의 bit-dependent ops.
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## 🔗 지식 연결 (Graph)
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- **Related Topics:** [[Side-channel Attack|Side-channel Attack]], Spectre and Meltdown, Speculative Execution, [[Timestamp Quantization|Timestamp Quantization]], [[Branchless Security Checks|Branchless Security Checks]]
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- **Projects/Contexts:** [[WebKit|WebKit]], WebGL, [[WebGPU|WebGPU]]
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- **Contradictions/Notes:** 소스 내에서 특별한 모순점은 발견되지 않았습니다. 개발자들의 성능 분석 요구와 타이밍 공격(보안)이라는 상충하는 두 가지 목표를 해결하기 위해, WebGPU 표준에서는 타임스탬프 쿼리를 전면 차단하는 대신 '정밀도 양자화(Quantization)'를 절충안으로 도입하는 데 합의했습니다 [1, 10, 11].
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### 매 Mitigation
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- **Constant-time compare**: scan all bytes regardless, XOR-accumulate.
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- **No secret-dependent branches**: use bitwise mask instead.
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- **No secret-dependent indices**: scan full table or use bit-slicing.
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- **Blinding**: randomize input (RSA: blind w/ random r, decrypt, unblind).
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*Last updated: 2026-04-19*
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### 매 응용
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1. HMAC token comparison (auth bypass via timing).
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2. Password hash compare (after bcrypt — still need constant-time).
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3. JWT signature verify.
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## 💻 패턴
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## 🤖 LLM 활용 힌트 (How to Use This Knowledge)
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**언제 이 지식을 쓰는가:**
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- *(TODO)*
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**언제 쓰면 안 되는가:**
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- *(TODO)*
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## 🧪 검증 상태 (Validation)
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- **정보 상태:** needs_review
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- **출처 신뢰도:** A
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- **검토 이유:** *(P-Reinforce Phase 1 자동 정규화. 본문 검증 필요.)*
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## 🧬 중복 검사 (Duplicate Check)
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- **기존 유사 문서:** *(TODO: 인덱서 클러스터 리포트 참조)*
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- **처리 방식:** UPDATE (자동 정규화)
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- **처리 이유:** Phase 1 정규화 — 옛 템플릿/누락 필드 보강.
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## 🕓 변경 이력 (Changelog)
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| 날짜 | 변경 내용 | 처리 방식 | 신뢰도 |
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|------|-----------|-----------|--------|
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| 2026-05-08 | P-Reinforce Phase 1 정규화 (frontmatter + 헤더 표준화) | UPDATE | A |
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## 💻 코드 패턴 (Code Patterns)
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**패턴 1:** *(TODO: 이 프로젝트 컨벤션 반영한 구조 스켈레톤)*
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```text
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# TODO
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### Vulnerable: early-exit compare
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```typescript
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// ❌ DON'T — leaks prefix length
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function badCompare(a: string, b: string): boolean {
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||||
if (a.length !== b.length) return false;
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||||
for (let i = 0; i < a.length; i++) {
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||||
if (a[i] !== b[i]) return false; // early exit reveals match length
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||||
}
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||||
return true;
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||||
}
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||||
// Attacker measures: "aaaa" vs "baaa" faster than "aaaa" vs "aaab"
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```
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## 🤔 의사결정 기준 (Decision Criteria)
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### Constant-time compare (Node.js)
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```typescript
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import { timingSafeEqual } from 'node:crypto';
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||||
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**선택 A를 써야 할 때:**
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- *(TODO)*
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||||
function safeCompare(a: string, b: string): boolean {
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const bufA = Buffer.from(a);
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const bufB = Buffer.from(b);
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||||
if (bufA.length !== bufB.length) {
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// length leak unavoidable — pad to fixed length OR accept
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||||
timingSafeEqual(bufA, bufA); // dummy compare to equalize timing
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||||
return false;
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||||
}
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||||
return timingSafeEqual(bufA, bufB);
|
||||
}
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||||
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||||
**선택 B를 써야 할 때:**
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- *(TODO)*
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// HMAC token check
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import { createHmac } from 'node:crypto';
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||||
function verifyToken(token: string, payload: string, secret: string): boolean {
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||||
const expected = createHmac('sha256', secret).update(payload).digest('hex');
|
||||
return expected.length === token.length &&
|
||||
timingSafeEqual(Buffer.from(expected), Buffer.from(token));
|
||||
}
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||||
```
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||||
**기본값:**
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||||
> *(TODO)*
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### Browser: SubtleCrypto + manual constant-time
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```typescript
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||||
// Web Crypto has no timingSafeEqual — implement carefully
|
||||
function ctEqualBytes(a: Uint8Array, b: Uint8Array): boolean {
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||||
if (a.length !== b.length) return false;
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||||
let diff = 0;
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||||
for (let i = 0; i < a.length; i++) {
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||||
diff |= a[i] ^ b[i]; // XOR-accumulate, no branch
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||||
}
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||||
return diff === 0;
|
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}
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||||
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||||
## ❌ 안티패턴 (Anti-Patterns)
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async function verifyHmac(msg: string, sig: ArrayBuffer, key: CryptoKey) {
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||||
const computed = await crypto.subtle.sign(
|
||||
'HMAC', key, new TextEncoder().encode(msg)
|
||||
);
|
||||
return ctEqualBytes(new Uint8Array(computed), new Uint8Array(sig));
|
||||
}
|
||||
```
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||||
- **[안티패턴]:** *(TODO: 무엇을 하면 안 되는가 + 이유 + 대신 무엇을)*
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||||
### Python constant-time compare
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||||
```python
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import hmac
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||||
def verify(token: str, expected: str) -> bool:
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||||
return hmac.compare_digest(token, expected)
|
||||
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||||
# bcrypt — already constant-time via library
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||||
import bcrypt
|
||||
def check_password(plain: bytes, hashed: bytes) -> bool:
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||||
return bcrypt.checkpw(plain, hashed) # safe internally
|
||||
```
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||||
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||||
### Go constant-time
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||||
```go
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||||
import "crypto/subtle"
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||||
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||||
func verify(a, b []byte) bool {
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||||
return subtle.ConstantTimeCompare(a, b) == 1
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}
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||||
// Conditional copy without branch
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||||
func ctSelect(cond int, a, b []byte) {
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||||
subtle.ConstantTimeCopy(cond, a, b)
|
||||
}
|
||||
```
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||||
### Branchless conditional (C-style)
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||||
```typescript
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||||
// Constant-time conditional select
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||||
function ctSelect(cond: number, a: number, b: number): number {
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||||
// cond must be 0 or 1
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||||
const mask = -cond; // 0 or 0xFFFFFFFF
|
||||
return (a & mask) | (b & ~mask);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Constant-time min/max without branch
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||||
function ctMin(a: number, b: number): number {
|
||||
const lt = (a - b) >>> 31; // 1 if a<b
|
||||
return ctSelect(lt, a, b);
|
||||
}
|
||||
```
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||||
### Remote timing (network attacks)
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```text
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Lucky 13 (TLS 2013): MAC verify timing leaked plaintext.
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CRIME / BREACH: compression length leaked secrets (different side channel).
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Mitigation:
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- Always run full computation regardless of input validity.
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- Add randomized delay (debatable — may not help, can hurt).
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- Rate-limit + monitoring for anomalous timing-probe traffic.
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```
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## 매 결정 기준
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| 상황 | Approach |
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|---|---|
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| Password hash check | bcrypt/argon2 lib (already CT) |
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| HMAC/token compare | timingSafeEqual / hmac.compare_digest |
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| AES on untrusted host | AES-NI (HW) or bit-sliced soft impl |
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| Secret-dependent index | bitwise mask or full-table scan |
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| RSA/ECDSA private op | use vetted lib (BoringSSL, libsodium) — never roll your own |
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**기본값**: never write your own crypto compare. Use language stdlib `timingSafeEqual` / `compare_digest` / `subtle.ConstantTimeCompare`.
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## 🔗 Graph
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- 부모: [[Side Channel Attack]] · [[Cryptography]]
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- 변형: [[Spectre]] · [[Cache Timing Attack]] · [[Power Analysis]]
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||||
- 응용: [[HMAC]] · [[Token Verification]] · [[Constant Time Cryptography]]
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||||
- Adjacent: [[Lucky 13]] · [[CRIME Attack]] · [[BREACH Attack]]
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## 🤖 LLM 활용
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**언제**: auth code review, HMAC/token compare, custom crypto routines, security audit.
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**언제 X**: high-level app logic where no secrets are compared (UI rendering, business rules).
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## ❌ 안티패턴
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- **`a === b` for secrets**: V8/JIT may early-exit, branch, or short-circuit.
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- **Custom "constant-time" without testing**: compiler can re-introduce branches via optimization. Test with `dudect`.
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- **Throwing on mismatch**: exception path differs in timing from success path.
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- **Logging mismatch position**: leaks comparison index.
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- **Comparing hashes in DB**: even hash compare 의 leaks length prefix → use CT.
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## 🧪 검증 / 중복
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- Verified (Kocher 1996 paper, Node.js crypto docs, Go subtle pkg, OWASP Cryptographic Storage CS).
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- 신뢰도 A.
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## 🕓 Changelog
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| 날짜 | 변경 |
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|---|---|
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| 2026-05-08 | Phase 1 |
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| 2026-05-10 | Manual cleanup — full canonical (CT compare + branchless + Node/Go/Python + remote attacks) |
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