Multi-GPU systems are becoming increasingly important in highperformance computing (HPC) and cloud infrastructure, providing acceleration for data-intensive applications, including machine learning workloads. These systems consist of multiple GPUs interconnected through high-speed networking links such as NVIDIA's NVLink. In this work, we explore whether the interconnect on such systems can offer a novel source of leakage, enabling new forms of covert and side-channel attacks. Specifically, we reverse engineer the operations of NVlink and identify two primary sources of leakage: timing variations due to contention and accessible performance counters that disclose communication patterns. The leakage is visible remotely and even across VM instances in the cloud, enabling potentially dangerous attacks. Building on these observations, we develop two types of covert-channel attacks across two GPUs, achieving a bandwidth of over 70 Kbps with an error rate of 4.78% for the contention channel. We develop two end-to-end crossGPU side-channel attacks: application fingerprinting (including 18 high-performance computing and deep learning applications) and 3D graphics character identification within Blender, a multi-GPU rendering application. These attacks are highly effective, achieving F1 scores of up to 97.78% and 91.56%, respectively. We also discover that leakage surprisingly occurs across Virtual Machines on the Google Cloud Platform (GCP) and demonstrate a side-channel attack on Blender, achieving F1 scores exceeding 88%. We also explore potential defenses such as managing access to counters and reducing the resolution of the clock to mitigate the two sources of leakage.


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NVIDIA(全称NVIDIA Corporation,NASDAQ:NVDA,发音:IPA:/ɛnvɪdɪə/,台湾官方中文名为輝達),创立于1993年4月,是一家以设计显示芯片和芯片组为主的半导体公司。NVIDIA亦会设计游戏机核心,例如Xbox和PlayStation 3。NVIDIA最出名的产品线是为个人与游戏玩家所设计的GeForce系列,为专业工作站而设计的Quadro系列,以及为服务器和高效运算而设计的Tesla系列。 NVIDIA的总部设在美国加利福尼亚州的圣克拉拉。是一家无晶圆(Fabless)IC半导体设计公司。"NVIDIA"的读音与英文"video"相似,亦与西班牙文evidia(英文"envy")相似。现任总裁为黄仁勋。
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