Уязвимости в подсистемата eBPF, които позволяват заобикаляне на защита срещу Spectre атаки

Беше идентифицирана уязвимост в ядрото на Linux (CVE-2021-33624), която позволява на подсистемата eBPF да се използва за заобикаляне на защита срещу уязвимости от клас Spectre, които правят възможно определянето на съдържанието на паметта в резултат на създаване на условия за спекулативно изпълнение на определени операции. Атаката Spectre изисква наличието на определена последователност от команди в привилегирован код, който води до спекулативно изпълнение на инструкции. Чрез манипулиране на BPF програми, предадени за изпълнение, е възможно да се генерират подобни инструкции в eBPF и да се изтече съдържанието на паметта на ядрото и произволни области на физическата памет през странични канали.

Уязвимостта е причинена от пропуски в верификатора, който се използва за откриване на грешки и неприемлива активност в BPF програмите. Верификаторът изброява възможните пътища за изпълнение на кода, но пропуска опциите за разклоняване, които са неприемливи от гледна точка на семантиката на архитектурата на набора от инструкции. При изпълнение на BPF програма такива опции за разклоняване, които не са взети предвид от верификатора, могат да бъдат неправилно предвидени от процесора и изпълнени в спекулативен режим. Например, когато анализира операцията „зареждане“, верификаторът очаква, че инструкцията използва регистър с адрес, чиято стойност винаги е в посочените граници, но атакуващият може да създаде условия, при които процесорът ще се опита спекулативно да извърши операция с адрес, който не отговаря на условията за проверка.

Проблемът се появява след пускането на ядрото 4.15 и е коригиран под формата на пачове (1, 2, 3, 4). Уязвимостта остава неотстранена в дистрибуции (Debian, RHEL, Ubuntu, Fedora, SUSE, Arch).

Освен това можете да обърнете внимание на бележката относно въздействието върху производителността на инструментите за защита срещу уязвимости на Spectre. Бележката обобщава резултатите от оптимизацията на дебъгера rr (Record and Replay), който някога е бил създаден в Mozilla за отстраняване на трудни за повторение грешки във Firefox. Кеширането на системните извиквания, използвани за проверка на съществуването на директории, намали операцията "rr източници" за тестовия проект от 3 минути 19 секунди на 36 секунди.

Авторът на оптимизацията реши да провери как ще се промени производителността след деактивиране на защитата на Spectre. След зареждане на системата с параметъра „mitigs=off“, времето за изпълнение на „rr sources“ без оптимизация беше 2 минути 5 секунди (1.6 пъти по-бързо), а с оптимизация беше 33 секунди (9% по-бързо). Интересното е, че деактивирането на защитата на Spectre не само намали времето за изпълнение на кода на ниво ядро ​​с 1.4 пъти (от 2m9s на 1m32s), но също така намали наполовина времето за изпълнение в потребителското пространство (от 1m9s на 0m33s), вероятно поради намалената ефективност на работата на кеша на процесора и TLB нулира се, когато защитата на Spectre е активирана.

Източник: opennet.ru