Достъпен е Kasper, скенер за проблеми със спекулативното изпълнение на код в ядрото на Linux

Група изследователи от Свободния университет в Амстердам публикуваха инструмента Kasper, предназначен за идентифициране в ядрото на Linux изходни кодове, които могат да бъдат използвани за експлоатация на уязвимости от клас Spectre, причинени от спекулативно изпълнение на код от процесора. Изходните текстове на инструмента се разпространяват под лицензия Apache 2.0.

Напомняме, че за провеждане на атаки, като Spectre v1, които дават възможност да се определи съдържанието на паметта, е необходимо в привилегирования код да има определена последователност от команди (гаджети), която води до спекулативно изпълнение на инструкции. С цел оптимизация, процесорът започва да изпълнява подобни гаджети в спекулативен режим, след което установява, че предсказанието на разклонението не е било оправдано и отменя операциите до първоначалното състояние, но обработените по време на спекулативното изпълнение данни се натрупват в кеша и микроархитектурните буфери и са достъпни за извличане с помощта на различни методи за определяне на остатъчни данни чрез странични канали.

По-рано наличните инструменти за сканиране на гаджети за уязвимостта Spectre, базирани на търсене на типови шаблони, показваха много висок процент фалшиви сработки, пропускайки много реални гаджети (експериментите показаха, че 99% от намерените с такива инструменти гаджети не могат да бъдат използвани за атаки, а 33% от работещите гаджети, способни да доведат до атака, не бяха открити).

За повишаване на качеството на определяне на проблемни гаджети, Kasper моделира уязвимости, които атакуващият може да използва на всяка стъпка при извършването на атаки от клас Spectre — моделира проблеми, които позволяват контрол върху данните (например, подмяна на данни на атакуващия в микроархитектурни структури за влияние върху последващото спекулативно изпълнение чрез атаки от клас LVI), достъп до конфиденциална информация (например, при излизане извън границите на буфера или използване на памет след освобождаването ѝ) и организиране на изтичане на конфиденциална информация (например, анализиране на състоянието на кеша на процесора или използване на метода MDS).

При тестване ядрото се свързва с runtime-библиотеките Kasper и проверките, които работят на ниво LLVM. В процеса на проверка се извършва емулация на спекулативното изпълнение на кода, реализирана чрез механизма checkpoint-restore, който специално изпълнява неправилно предсказания клон на кода, след което се връща към първоначалното състояние преди началото на клонирането. Kasper също така се опитва да моделира различни софтуерни и хардуерни уязвимости, анализира влиянието на архитектурните и микроархитектурните ефекти и извършва fuzzing-тестове на възможните действия на атакуващия. За анализа на изпълнителните потоци се използва портът DataFlowSanitizer за ядро на Linux, а за fuzzing-тестовете – модифицирана версия на пакета syzkaller.

По време на сканирането на ядрото на Linux с помощта на Kasper са открити 1379 преди неизвестни гаджети, които потенциално водят до изтичане на данни по време на спекулативното изпълнение на инструкциите. Отбелязва се, че вероятно само част от тях може да представлява реални проблеми, но за да се подчертае, че съществува и реална опасност, а не само теоретична, за един от проблемните откъси от кода е разработен работещ прототип на експлоит, който води до изтичане на информация от паметта на ядрото.

Източник: opennet.ru