Уязвимост в процесорите на AMD, която ви позволява да заобиколите защитния механизъм SEV (Secure Encrypted Virtualization)

Изследователи от Helmholtz Center for Information Security (CISPA) публикуваха нов метод за атака CacheWarp за компрометиране на механизма за сигурност AMD SEV (Secure Encrypted Virtualization), използван в системите за виртуализация за защита на виртуалните машини от намеса от страна на хипервайзора или системния администратор на хоста. Предложеният метод позволява на атакуващ с достъп до хипервайзора да изпълнява код на трета страна и да ескалира привилегии във виртуална машина, защитена с помощта на AMD SEV.

Атаката се основава на използването на уязвимост (CVE-2023-20592), причинена от неправилна работа на кеша по време на изпълнение на инструкцията на процесора INVD, с помощта на която е възможно да се постигне несъответствие на данните в паметта и кеша , и байпасни механизми за поддържане на целостта на паметта на виртуалната машина, реализирани на базата на разширения SEV-ES и SEV-SNP. Уязвимостта засяга процесорите AMD EPYC от първо до трето поколение.

За процесорите AMD EPYC от трето поколение (Zen 3) проблемът беше отстранен в актуализация на микрокода от ноември, пусната вчера от AMD (корекцията не води до намаляване на производителността). За процесорите AMD EPYC от първо и второ поколение (Zen 1 и Zen 2) защитата не е осигурена, тъй като тези процесори нямат поддръжка за разширението SEV-SNP, което осигурява наблюдение на целостта. виртуални машиниЧетвъртото поколение процесори AMD EPYC "Genoa", базирани на микроархитектурата "Zen 4", не са уязвими.

Технологията AMD SEV се използва за изолиране на виртуални машини от доставчици на облачни услуги като Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, Microsoft Azure и Oracle Compute Infrastructure (OCI). Защитата на AMD SEV се реализира чрез хардуерно криптиране на паметта на виртуалната машина. Освен това, разширението SEV-ES (Encrypted State) защитава регистрите на процесора. Само текущата гост система има достъп до декриптираните данни, докато други системи могат да имат достъп до тях. виртуални машини и хипервизорът, когато се опитва да получи достъп до тази памет, получава криптиран набор от данни.

Третото поколение процесори AMD EPYC представи допълнително разширение, SEV-SNP (Secure Nested Paging), което гарантира безопасна работа на вложени таблици на страници на паметта. В допълнение към общото криптиране на паметта и изолирането на регистъра, SEV-SNP прилага допълнителни мерки за защита на целостта на паметта, като предотвратява промени във VM от хипервайзора. Ключовете за криптиране се управляват от страна на отделен PSP (Platform Security Processor) процесор, вграден в чипа, реализиран на базата на ARM архитектура.

Същността на предложения метод за атака е да се използва инструкцията INVD за анулиране на блокове (редове) в кеша на мръсни страници, без да се изхвърлят данните, натрупани в кеша, в паметта (запис обратно). По този начин методът ви позволява да извадите променени данни от кеша, без да променяте състоянието на паметта. За извършване на атака се предлага да се използват софтуерни изключения (инжектиране на грешка), за да се прекъсне работата на виртуалната машина на две места: на първо място, атакуващият извиква инструкцията „wbnoinvd“, за да нулира всички операции за запис в паметта, натрупани в кеша и на второ място извиква инструкцията "invd" за връщане на операциите за запис, които не са отразени в паметта, в старото състояние.

За да проверите вашите системи за уязвимости, беше публикуван прототип на експлойт, който ви позволява да вмъкнете изключение във виртуална машина, защитена чрез AMD SEV, и да върнете промените във VM, които не са били нулирани в паметта. Възстановяването на промяна може да се използва за промяна на потока на програма чрез връщане на стар адрес за връщане в стека или за използване на параметрите за влизане на стара сесия, която преди това е била удостоверена чрез връщане на стойност на атрибут за удостоверяване.

Например, изследователите демонстрираха осъществимостта на използването на метода CacheWarp за извършване на Bellcore атака върху имплементацията на алгоритъма RSA-CRT в библиотеката ipp-crypto, което позволява възстановяване на частен ключ чрез заместване на грешки по време на изчисляване на цифровия подпис. Те също така демонстрираха как да се подправят параметрите за проверка на OpenSSH сесия по време на отдалечена връзка с гост система и след това да се промени състоянието на проверка при изпълнение на помощната програма sudo, за да се получат root права в Ubuntu 20.04 април. Експлойтът е тестван на системи с процесори AMD EPYC 7252, 7313P и 7443.

Източник: opennet.ru