Eine Gruppe von Forschern der Vrije Universiteit Amsterdam hat eine neue (CVE-2020-0543) in den mikroarchitektonischen Strukturen von Intel-Prozessoren entdeckt, die bemerkenswert ist, da sie die Ergebnisse der Ausführung bestimmter Anweisungen, die auf einem anderen CPU-Kern durchgeführt werden, wiederherstellen kann. Dies ist die erste Schwachstelle des spekulativen Ausführungsmechanismus, die Datenlecks zwischen einzelnen CPU-Kernen ermöglicht (zuvor waren Lecks auf unterschiedliche Threads innerhalb eines Kerns beschränkt). Die Forscher gaben dem Problem den Namen CROSSTalk, jedoch die Schwachstelle als SRBDS (Special Register Buffer Data Sampling) erwähnt.
Die Schwachstelle gehört zu vergangenen Jahr vorgestellten Klasse von MDS-Problemen (Microarchitectural Data Sampling) und basiert auf der Anwendung von Methoden zur Seitenkanalanalyse auf Daten in mikroarchitektonischen Strukturen. CROSSTalk ist ähnlich der Schwachstelle , unterscheidet sich jedoch in der Quelle des Lecks.
Die neue Schwachstelle manipuliert das Leck aus einem zuvor nicht dokumentierten Zwischenpuffer, der von allen CPU-Kernen gemeinsam genutzt wird.
Bei einigen Mikroprozessoranweisungen, einschließlich RDRAND, RDSEED und SGX EGETKEY, erfolgt die Implementierung über die interne mikroarchitektonische Operation SRR (Special Register Reads). Auf anfälligen Prozessoren werden die von SRR zurückgegebenen Daten in einem gemeinsamen Zwischenpuffer für alle CPU-Kerne abgelegt, bevor sie in einen Füllpuffer übertragen werden, der an ein bestimmtes physisches CPU-Kern gebunden ist, auf dem die Leseoperation initiiert wurde. Anschließend wird der Wert aus dem Füllpuffer in die für Anwendungen sichtbaren Register kopiert.
Die Größe des gemeinsamen Zwischenpuffers entspricht der Cachelinie, was typischerweise größer ist als die Größe der zu lesenden Daten, und verschiedene Leseoperationen betreffen unterschiedliche Offsets im Puffer. Da der gemeinsame Puffer vollständig in den Füllpuffer kopiert wird, wird nicht nur das für die aktuelle Operation benötigte Datenstück verschoben, sondern auch die Daten, die von anderen Operationen verbleiben, einschließlich solcher, die auf anderen CPU-Kernen durchgeführt wurden.
Im Falle einer erfolgreichen Angriffsanordnung kann ein authentifizierter lokaler Benutzer im System das Ergebnis der Ausführung der RDRAND-, RDSEED- und EGETKEY-Befehle in einem fremden Prozess oder innerhalb des Intel SGX-Enklave bestimmen, unabhängig von dem CPU-Kern, auf dem der Code ausgeführt wird.
Die das Problem ermittelnden Forscher ein Exploit-Prototyp, der die Möglichkeit einer Offenlegung von zufälligen Werten demonstriert, die über die RDRAND- und RDSEED-Befehle erhalten werden, um den privaten Schlüssel ECDSA wiederherzustellen, der im Intel SGX-Enklave verarbeitet wird, nach nur einer digitalen Signatur-Operation im System.
Das Problem ist ein breites Spektrum an Desktop-, Mobil- und Serverprozessoren von Intel, darunter Core i3, i5, i7, i9, m3, Celeron (Serien J, G und N), Atom (Serien C, E und X), Xeon (Familien E3, E5, E7, W und D), Xeon Scalable usw. Bemerkenswert ist, dass Intel im September 2018 über die Sicherheitsanfälligkeit informiert wurde und im Juli 2019 ein Prototyp eines Exploits bereitgestellt wurde, der Datenlecks zwischen CPU-Kernen demonstrierte, aber die Entwicklung eines Patches aufgrund der Komplexität seiner Implementierung verzögert wurde. Im heute vorgeschlagenen Microcode-Update wird das Problem mittels einer Änderung des Verhaltens der RDRAND-, RDSEED- und EGETKEY-Instruktionen blockiert, um redundante Daten im gemeinsamen Puffer zu überschreiben, damit keine Restinformationen darin zurückbleiben. Zudem wird der Zugriff auf den Puffer bis zum Abschluss der Lese- und Schreibvorgänge des Inhalts pausiert.
Ein Nebeneffekt dieses Schutzmechanismus ist eine erhöhte Verzögerung bei der Ausführung von RDRAND, RDSEED und EGETKEY, sowie eine verringerte Bandbreite beim gleichzeitigen Ausführen dieser Befehle auf verschiedenen logischen Prozessoren. Die Ausführung von RDRAND, RDSEED und EGETKEY unterbricht auch den Zugriff auf den Speicher durch andere logische Prozessoren. Diese Eigenschaften können die Leistung bestimmter Serveranwendungen negativ beeinflussen. Daher gibt es in der Firmware einen Mechanismus (RNGDS_MITG_DIS), um den Schutz der außerhalb des Intel SGX-Enklave ausgeführten RDRAND- und RDSEED-Befehle zu deaktivieren.
Quelle: opennet.ru
