همانطور که می‌دانید، حافظه کش یک روش عالی برای افزایش عملکرد برنامه است، اما استفاده از آن بدون عیب و نقص نیست. یکی از این مشکلات، حمله از دست رفتن حافظه کش (Cache Miss Attack) است.
حمله از دست رفتن حافظه کش زمانی اتفاق می‌افتد که داده‌ای که می‌خواهیم از حافظه کش بخوانیم، نه در حافظه کش و نه در پایگاه داده وجود داشته باشد. در این حالت، هر بار که به داده‌ای نیاز داریم، باید به پایگاه داده مراجعه کنیم که این موضوع هدف اصلی استفاده از حافظه کش را از بین می‌برد.
یک کاربر مخرب می‌تواند با ارسال تعداد زیادی درخواست برای داده‌هایی که به ندرت استفاده می‌شوند، حافظه کش را پر کند و باعث شود داده‌های پراستفاده از حافظه کش خارج شوند. در نتیجه، هر بار که کاربر دیگری به داده‌های پراستفاده نیاز دارد، باید به پایگاه داده مراجعه کند که این موضوع باعث کند شدن برنامه و در نهایت از دسترس خارج شدن آن می‌شود.
1. مدیریت کلیدهای حافظه کش با مقادیر null:
به جای ذخیره مقادیر null، می‌توانید از روش‌های زیر استفاده کنید:
حذف کلید: اگر داده‌ای وجود ندارد، کلید مربوط به آن را در حافظه کش ذخیره نکنید.
استفاده از یک مقدار خاص: برای نشان دادن عدم وجود داده، از یک مقدار خاص (مانند -1) استفاده کنید.
TTL کوتاه برای مقادیر null: اگر مجبور به ذخیره مقادیر null هستید، برای آنها TTL (Time-to-Live) بسیار کوتاهی تنظیم کنید. این کار باعث می‌شود که به سرعت منقضی شده و فضای حافظه کش را برای مدت طولانی اشغال نکنند.
2. استفاده از فیلتر Bloom:
همانطور که اشاره کردید، فیلتر Bloom یک ساختار داده احتمالی است که می‌تواند با احتمال بالا به شما بگوید که آیا یک عنصر در یک مجموعه (حافظه کش در این مورد) وجود دارد یا خیر.
با استفاده از فیلتر Bloom قبل از حافظه کش، می‌توانید قبل از جستجو در خود حافظه کش، بررسی کنید که آیا یک کلید ممکن است وجود داشته باشد یا خیر.
اگر فیلتر Bloom می‌گوید که کلید ممکن است وجود داشته باشد (ممکن است مثبت کاذب باشد)، سپس حافظه کش واقعی را بررسی می‌کنید.
اگر فیلتر Bloom می‌گوید که کلید قطعا وجود ندارد (هیچ منفی کاذبی وجود ندارد)، می‌توانید به طور کامل از جستجو در حافظه کش یا پایگاه داده خودداری کنید.
LRU با عامل تصادفی: الگوریتم LRU (Least Recently Used) برای تخلیه حافظه کش می‌تواند در برابر حملات از دست رفتن حافظه کش آسیب‌پذیر باشد، زیرا مهاجمان می‌توانند پیش‌بینی کنند که کدام داده‌ها تخلیه می‌شوند. با معرفی یک عامل تصادفی در فرآیند تخلیه، پیش‌بینی برای مهاجمان دشوارتر می‌شود.
محدود کردن نرخ درخواست: با اعمال مکانیزم‌هایی برای محدود کردن تعداد درخواست‌هایی که یک کاربر می‌تواند در یک بازه زمانی مشخص انجام دهد، می‌توانید از هجوم مهاجمان به سیستم و ایجاد تعداد زیادی از دست رفتن حافظه کش جلوگیری کنید.
با درک حملات از دست رفتن حافظه کش و پیاده‌سازی این راهکارها، می‌توانید از حافظه کش به عنوان یک تکنیک ارزشمند برای بهینه‌سازی عملکرد بدون به خطر انداختن امنیت استفاده کنید.
