Sicherheitsforscher der Technischen Universität Graz haben eine neue Angriffsmethode namens FROST vorgestellt, die zeigt, wie eine bösartige Website das Nutzerverhalten auf einem Computer heimlich ausspähen kann. Der Angriff nutzt dabei keine klassische Sicherheitslücke im eigentlichen Sinne, sondern missbraucht eine legitime Browser-Funktion, das sogenannte Origin Private File System (OPFS), um Rückschlüsse auf die SSD-Aktivität des Zielsystems zu ziehen. Besonders brisant: Das Opfer muss dafür außer dem Öffnen einer präparierten Website nichts weiter tun.

SSD-Zugriffszeiten verraten Inhalte

Das Grundprinzip hinter FROST ist ein sogenannter Seitenkanalangriff. Die Angreifer erzeugen über die JavaScript-API des Browsers eine sehr große Datei im OPFS, einem sandboxed Speicherbereich, den jede Website ohne Nutzereinwilligung belegen darf. Weil diese Datei den Arbeitsspeicher des Systems übersteigt, muss das Betriebssystem bei jedem Lesezugriff tatsächlich auf die SSD zugreifen. Die Zugriffszeiten verraten dann indirekt, welche anderen Prozesse gerade ebenfalls die SSD beanspruchen, also etwa welche Websites im Hintergrund geöffnet oder welche Anwendungen gestartet werden. Ein trainiertes neuronales Netz klassifiziert die aufgezeichneten Timing-Muster anschließend automatisch.

Die Ergebnisse, die das Grazer Team in Experimenten auf macOS und Linux erzielte, sind bemerkenswert präzise. Bei der Website-Identifikation der 50 meistgenutzten Websites nach der Alexa-Liste erreichte das Modell einen F1-Score von 88,95 Prozent (Closed-World-Szenario) und 86,95 Prozent im realistischeren Open-World-Szenario. Noch deutlicher fällt die Erkennungsrate bei Anwendungen aus: Beim Starten von zehn vorinstallierten macOS-Programmen wie Maps, Keynote oder Safari erzielte das System einen F1-Score von 95,83 Prozent. Nebenbei bauten die Forscher auch einen verdeckten Kommunikationskanal auf, der auf Linux bis zu 661,63 Bit pro Sekunde und auf macOS bis zu 891,77 Bit pro Sekunde überträgt. Dazu nutzten sie SSD-Contention als Signalweg zwischen einer nativen Anwendung und einer im Browser laufenden Empfängerseite.

Browser-Anbieter zeigen wenig Interesse

Die Forscher informierten Google, Mozilla und Apple im Rahmen eines Responsible Disclosure Prozesses. Die Reaktionen der Hersteller fielen unterschiedlich aus: Googles Chromium-Team stufte Fingerprinting-Angriffe grundsätzlich nicht als Sicherheitslücke ein, Apple bezeichnete den Angriff als derzeit außerhalb des eigenen Scopes, und Mozilla erkannte den Befund zwar an, implementierte aber noch keine Gegenmaßnahmen. Im Forschungspapier selbst diskutieren die Autoren mehrere mögliche Abwehrstrategien.

Eine davon wäre, die maximale OPFS-Dateigröße ohne explizite Nutzerzustimmung auf etwa 1 GByte zu begrenzen, damit die Datei vollständig im Arbeitsspeicher gehalten werden kann und keine SSD-Zugriffe nötig sind. Ein fortgeschrittener Angreifer könnte diese Beschränkung allerdings umgehen, indem er mehrere Ursprünge (Origins) mit je eigenem OPFS-Speicher kombiniert. Als wirksamste Gegenmaßnahme nennen die Forscher eine explizite Nutzerbestätigung vor der OPFS-Nutzung, räumen aber ein, dass dies die Nutzbarkeit legitimer Webanwendungen erheblich einschränken und viele Nutzer entsprechende Anfragen ohnehin reflexartig bestätigen würden.

FROST reiht sich in eine wachsende Klasse von browserbasierter Seitenkanalangriffe ein und zeigt, dass die zunehmende Annäherung von Web-APIs an native Systemschnittstellen eine Kehrseite hat. Je leistungsfähiger Browser werden, desto mehr Informationen über das Gesamtsystem können über sie abgegriffen werden, ohne dass klassische Sicherheitsmechanismen wie Sandbox-Escapes nötig wären. Für reguläre Nutzer bedeutet das: Allein das Besuchen einer manipulierten Website kann ausreichen, um das eigene Surfverhalten oder genutzte Anwendungen gegenüber einem Angreifer zu offenbaren.