Validating Side Channel models in RISC-V using Model-Based Testing

Microarchitecture’s optimizations have increased the performance but lowered the security. Speculative execution is one of the optimizations that was thought to be secure, but it is exploitable to leak information. The problem with these exploits is that there is no easy software defence and many exploits could be unexplored due to it being a fairly recent discovery. This thesis explores a way to find code that is vulnerable to this. The solution to the problem is to use the tool Side Channel Abstract Model Validator (SCAMV) which implements the method Model-Based Testing (MBT). We examine the core CVA6, which is a RISCV Central Processing Unit (CPU). Test cases are generated by program generators and interesting ones are selected by applying an observational model to them. The observational model abstracts side-channel leakage of the microarchitecture. The selected test cases are executed on the platform to validate the used observational models. The results of the test cases showed no indication of modifying the side channels under speculative execution. The results showed that SCAMV can examine timing-based channels. The conclusion is that our findings indicate that the CVA6 core is not vulnerable to speculative cache or timing-based side-channel attacks. Optimeringar på mikroarkitektur nivåer har ökat prestandan men minskat säkerheten. Spekulativt utförande (speculative execution) är en av de optimeringar som har ansetts vara säkert, men det har visats att det kan utnyttjas för att läcka information. Problemet med dessa sårbarheter är att det inte finns något enkelt mjukvaruförsvar och att många sårbarheter fortfarande kan vara outforskade. Denna avhandling undersöker ett sätt att försöka hitta kod som är sårbar för detta. Lösningen på problemet är att använda verktyget SCAMV som använder sig av metoden Model-Baserad Testning. Vi undersöker CVA6, vilket är en RISCV CPU. Testfall genereras av programgeneratorer och intressanta testfall väljs genom att tillämpa en observationsmodell på dem. Observationsmodellen abstraherar sidokanalläckage i mikroarkitekturen. De valda testprogrammen verkställs på plattformen för att validera de använda observationsmodellerna. Resultatet från testfallen visade ingen indikation på att det går att modifiera sidokanalerna under spekulativt utförande. Resultatet visade att SCAMV kan undersöka tidsbaserade kanaler. Slutsatsen är att våra resultat indikerar att CVA6 inte är sårbar för spekulativa cache eller tidsbaserade sidokanalattacker