Výzkumníci z několika univerzit v USA a Austrálii vyvinuli dva útoky třídy Rowhammer – GDDRHammer a GeForge – které umožňují poškození jednotlivých bitů v čipech grafické paměti GDDR při spuštění neprivilegovaného jádra CUDA na grafické kartě NVIDIA. Na rozdíl od metody GPUHammer představené v loňském roce se tyto nové útoky neomezují pouze na ovlivnění dat zpracovávaných v paměti GPU, ale umožňují plný přístup ke veškeré hlavní paměti v adresním prostoru CPU. Výzkumníci demonstrovali exploity, které poskytují root přístup k hostitelskému systému při spuštění neprivilegovaného jádra CUDA na grafické kartě.
Oba útoky předčasně vyčerpávají specifické buňky videopaměti, ke kterým útočníci nemají přímý přístup, a mění bity uložené v těchto buňkách. Čtení a zápis do paměti v adresním prostoru CPU se dosahuje zásahem do alokátoru paměti GPU (cudaMalloc), čímž se prolomí izolace paměti GPU a namapují virtuální adresy GPU na libovolné adresy ve fyzické paměti GPU nebo CPU.
Útok se provádí poškozením bitových hodnot ve videopaměti, která ukládá tabulky stránek GPU zodpovědné za překlad virtuálních adres na fyzické. Rozdíl mezi útoky GDDRHammer a GeForge spočívá v tom, že metoda GDDRHammer modifikuje tabulku stránek poslední úrovně (PT), zatímco metoda GeForge modifikuje adresář stránek poslední úrovně (PD0).
Mimo jiné se zadané tabulky překladu adres používají k organizaci přímého přístupu GPU k paměti CPU, proto změna adresy v tabulce stránek GPU na fyzickou adresu v hlavní paměti RAM a nastavení příznaku APERTURE, který povoluje režim mapování paměti CPU, umožňuje číst a zapisovat data přistupující k hlavní paměti přes sběrnici PCIe s vypnutou IOMMU (ve výchozím nastavení vypnuto).
Úspěšné útoky byly demonstrovány proti vysoce výkonným profesionálním grafickým kartám NVIDIA RTX A6000 založeným na mikroarchitektuře Ampere (nové karty začínají na ceně 6 850 dolarů, zatímco použité na 4 000 dolarů) a spotřebitelským modelům NVIDIA RTX 3060 (250–300 dolarů). Vyvinutá technika obcházení ochrany Rowhammer v kombinaci s využitím paralelizačních schopností GPU umožnila 64násobné zvýšení míry poškození buněk ve srovnání s předchozími útoky. Jako dočasné opatření k blokování útoků lze povolit režim ECC (Error Correcting Codes) pomocí příkazu „nvidia-smi -e 1“, což však představuje dodatečnou režii a lze jej potenciálně obejít pomocí útočných metod, jako jsou ECCploit a ECC.fail.
Útok RowHammer umožňuje zkreslovat obsah jednotlivých bitů paměti DRAM cyklickým čtením dat ze sousedních paměťových buněk. Protože paměť DRAM je dvourozměrné pole buněk, z nichž každá se skládá z kondenzátoru a tranzistoru, vede nepřetržité čtení stejné paměťové oblasti ke kolísání napětí a anomáliím, což způsobuje malou ztrátu náboje sousedních buněk. Pokud je intenzita čtení vysoká, může sousední buňka ztratit dostatečně velké množství náboje, že další obnovovací cyklus nebude mít čas obnovit svůj původní stav, což povede ke změně hodnoty dat uložených v buňce.
Metoda útoku Rowhammer byla navržena v roce 2014, což spustilo hru na kočku a myš mezi bezpečnostními výzkumníky a výrobci hardwaru: výrobci paměťových čipů se snažili tuto zranitelnost blokovat, zatímco vědci hledali nové způsoby, jak ji obejít. Například pro ochranu před Rowhammerem přidali výrobci čipů mechanismus TRR (Target Row Refresh), ale ukázalo se, že ten blokuje poškození buněk pouze ve specifických případech a nechrání před všemi možnými scénáři útoku. Byly vyvinuty metody útoku pro čipy DDR3, DDR4 a DDR5 v systémech s procesory Intel, AMD a ARM, stejně jako pro paměti GDDR v grafických procesorech NVIDIA. Kromě toho byly nalezeny metody, jak obejít korekci chyb ECC, a byly navrženy metody útoku pro síťové útoky a spuštění kódu JavaScript v prohlížeči.
Zdroj: opennet.ru
