Eine Gruppe von Forschern der Vrije Universiteit Amsterdam, der ETH Zürich und der Firma Qualcomm untersuchte die Effektivität des Schutzes gegen Angriffe der Klasse , die es ermöglichen, den Inhalt einzelner Bits des dynamischen RAM (DRAM) zu verändern. Die Ergebnisse waren enttäuschend und die DDR4-Chips der Hauptanbieter sind nach wie vor verwundbar ().
Die RowHammer-Schwachstelle ermöglicht es, den Inhalt einzelner Bits im Speicher zu verzerren, indem Daten zyklisch aus benachbarten Speicherzellen gelesen werden. Da der DRAM-Speicher ein zweidimensionales Array von Zellen darstellt, von denen jede einen Kondensator und einen Transistor enthält, führt das kontinuierliche Lesen eines bestimmten Speicherbereichs zu Spannungsschwankungen und Anomalien, die zu einem leichten Verlust der Ladung benachbarter Zellen führen. Wenn die Lesintensität groß genug ist, kann eine Zelle ausreichend viel Ladung verlieren, und der nächste Regenerationszyklus reicht nicht aus, um ihren ursprünglichen Zustand wiederherzustellen, was zu einer Änderung der in der Zelle gespeicherten Daten führt.
Um solchen Effekten in modernen DDR4-Chips entgegenzuwirken, wird die TRR-Technologie (Target Row Refresh) eingesetzt, die darauf abzielt, das Verzerren von Zellen während eines RowHammer-Angriffs zu verhindern. Das Problem ist, dass es keinen einheitlichen Ansatz für die Implementierung von TRR gibt, und jeder Hersteller von CPUs und Speicher interpretiert TRR auf seine Weise, wendet eigene Schutzvarianten an und gibt keine Details zur Implementierung bekannt.
Die Untersuchung der von Herstellern verwendeten Methoden zur Blockierung von RowHammer hat es leicht gemacht, Wege zur Umgehung des Schutzes zu finden. Bei der Überprüfung stellte sich heraus, dass der von den Herstellern praktizierte Grundsatz „ (security by obscurity) bei der Umsetzung von TRR nur in bestimmten Fällen hilft, die typische Angriffe abdecken, die mit der Manipulation von Ladungen in einer oder zwei benachbarten Zeilen arbeiten.
Das von den Forschern entwickelte Werkzeug ermöglicht es, die Anfälligkeit von Chips gegenüber mehrdimensionalen Varianten des RowHammer-Angriffs zu überprüfen, bei dem versucht wird, den Ladungszustand mehrerer Speicherzeilen gleichzeitig zu beeinflussen. Solche Angriffe ermöglichen es, den von einigen Herstellern implementierten TRR-Schutz zu umgehen und führen zu Verzerrungen von Bits im Speicher, selbst auf neuer DDR4-Hardware.
Von 42 untersuchten DIMM-Modulen waren 13 Module anfällig für nicht standardisierte Varianten des RowHammer-Angriffs, trotz des angegebenen Schutzes. Die problematischen Module stammen von den Herstellern SK Hynix, Micron und Samsung, deren Produkte 95 % des DRAM-Marktes ab.
Neben DDR4 wurden auch die in mobilen Geräten verwendeten LPDDR4-Chips untersucht, die ebenfalls empfindlich auf erweiterte Varianten des RowHammer-Angriffs reagierten. Insbesondere war der Speicher betroffen, der in Smartphones wie Google Pixel, Google Pixel 3, LG G7, OnePlus 7 und Samsung Galaxy S10 verwendet wird.
Die Forscher konnten mehrere Exploit-Techniken auf den betroffenen DDR4-Chips nachstellen. Zum Beispiel erforderte die Anwendung von RowHammer- für PTE (Page Table Entries) zur Erlangung von Kernelberechtigungen einen Angriff von 2,3 Sekunden bis drei Stunden und 15 Sekunden, abhängig von den getesteten Chips. auf die Beschädigung des im Speicher abgelegten RSA-2048-öffentlichen Schlüssels dauerte zwischen 74,6 Sekunden und 39 Minuten und 28 Sekunden. Der Versuch, die Berechtigungsprüfung durch Modifikation des Speichers des sudo-Prozesses zu umgehen, dauerte 54 Minuten und 16 Sekunden.
Eine veröffentlichte Software ermöglicht die Überprüfung der verwendeten DDR4-Speichermodule durch die Benutzer. Für einen erfolgreichen Angriff sind Informationen über die im Speichercontroller verwendete Zuordnung physischer Adressen in Bezug auf Banken und Speicherzeilen erforderlich. Zur Ermittlung dieser Zuordnung wurde zusätzlich ein Werkzeug entwickelt, , das mit root-Rechten ausgeführt werden muss. In naher Zukunft wird auch eine Anwendung zur Prüfung des Speichers von Smartphones veröffentlicht.
Unternehmen und Es wurde empfohlen, zur Sicherheit Speicher mit Fehlerkorrektur (ECC), Speicherkontroller mit Unterstützung für Maximum Activate Count (MAC) zu verwenden und eine erhöhte Regenerationsfrequenz anzuwenden. Forscher glauben jedoch, dass es für bereits ausgegebene Chips keine Lösung für einen garantierten Schutz gegen Rowhammer gibt und dass die Verwendung von ECC und die Erhöhung der Regenerationsfrequenz des Speichers ineffektiv waren. Zum Beispiel wurde bereits früher ein auf DRAM-Speicher zur Umgehung des ECC-Schutzes vorgeschlagen, und es wurde auch gezeigt, dass ein Angriff auf DRAM über , aus und JavaScript im Browser ausgeführt wird.
Quelle: opennet.ru
