Forscher der UniversitĂ€t Toronto haben den ersten Angriff der Rowhammer-Klasse vorgestellt, der zur VerĂ€nderung des Inhalts des Videospeichers verwendet wird. Die Möglichkeit, einen Angriff auszufĂŒhren, der bis zu 8 Bit Daten substituiert, wurde auf der diskreten GPU NVIDIA A6000 mit GDDR6-Speicher demonstriert. Anhand eines praktischen Beispiels wurde gezeigt, wie eine derartige Verzerrung verwendet werden kann, um in die AusfĂŒhrung von Modellen des maschinellen Lernens einzugreifen und die Genauigkeit der ausgegebenen Ergebnisse erheblich (von 80 % auf 0,1 %) zu reduzieren, indem der Wert eines einzigen Bits geĂ€ndert wird.

Bislang war die Erstellung von Angriffen der Rowhammer-Klasse auf Videospeicher durch die Schwierigkeiten bei der Bestimmung der physischen Anordnung des Speichers in GDDR-Chips, die groĂen Zugriffsverzögerungen (4-mal langsamer) und die höhere Aktualisierungsrate des Speichers erschwert. Zudem wurden die Forschungen durch proprietĂ€re Schutzmechanismen in GDDR-Chips behindert, die zur Vermeidung eines vorzeitigen Verlusts von Ladung dienten, und fĂŒr deren Analyse spezielle TeststĂ€nde auf FPGA-Basis erstellt werden mussten.
Zur Untersuchung des Videospeichers entwickelten die Forscher eine neue Reverse-Engineering-Technik fĂŒr GDDR DRAM, und im Rahmen des Angriffs wurden Optimierungen des Speicherzugriffs angewandt, die zur Organisation paralleler Berechnungen verwendet wurden, und die als VerstĂ€rker fĂŒr den Zugriff auf einzelne Zellen dienten. FĂŒr den Angriff auf die NVIDIA-GPU kam ein Low-Level-CUDA-Code zum Einsatz.
Im Nutzer-Code von CUDA erfolgt kein Zugriff auf physische Speicheradressen, jedoch wurde im NVIDIA-Treiber der virtuelle Speicher auf denselben physischen Speicher abgebildet, was die Forscher zur Berechnung des Offsets des virtuellen Speichers und zur Bestimmung der Anordnung der Bankspeicher nutzten. Die Erkennung von Zugriffen auf verschiedene Bankspeicher erfolgte durch die Analyse von Verzögerungen, die beim Zugriff auf ein oder mehrere Bankspeicher unterschiedlich waren.
In Systemen, die GPUs gemeinsam nutzen, wie Server Um Modelle des maschinellen Lernens auszufĂŒhren, ermöglicht der Angriff einem Benutzer, den Inhalt des Videospeichers mit Daten eines anderen Benutzers zu Ă€ndern. Als SchutzmaĂnahme empfiehlt NVIDIA, die Fehlerkorrekturcodes (ECC, Error Correction Codes) mit dem Befehl ânvidia-smi -e 1â zu aktivieren oder Grafikkartenserien mit OD-ECC (On-Die ECC) zu verwenden, wie z. B. GeForce RTX 50, RTX PRO, GB200, B200, B100, H100, H200, H20 und GH200.
Laut Forschern fĂŒhrt die Aktivierung von ECC auf Systemen mit GPU A6000 zu einem RĂŒckgang der Leistung beim AusfĂŒhren von Modellen des maschinellen Lernens um etwa 10 % und zu einer Verringerung des Speicherplatzes um 6,25 %. Werkzeuge fĂŒr den Angriff und die AusfĂŒhrung der Reverse Engineering von niedrigstufigen Videospeicherkarten auf Systemen mit NVIDIA GPU wurden auf GitHub veröffentlicht.
Der RowHammer-Angriff ermöglicht es, den Inhalt einzelner Bits im DRAM-Speicher durch zyklisches Lesen von Daten aus benachbarten Speicherzellen zu verzerren. Da DRAM-Speicher als zweidimensionales Array von Zellen dargestellt wird, die jeweils aus einem Kondensator und einem Transistor bestehen, fĂŒhrt das kontinuierliche Lesen desselben Speicherbereichs zu Spannungsschwankungen und Anomalien, die zu einem minimalen Verlust der Ladung in benachbarten Zellen fĂŒhren. Ist die LeseintensitĂ€t hoch, kann die benachbarte Zelle eine ausreichend groĂe Menge an Ladung verlieren, sodass der nĂ€chste Regenerationszyklus nicht in der Lage ist, ihren ursprĂŒnglichen Zustand wiederherzustellen, was zu einer Ănderung des Wertes der in der Zelle gespeicherten Daten fĂŒhrt.
Die Rowhammer-Angriffsmethode wurde 2014 vorgeschlagen, woraufhin zwischen Sicherheitsforschern und GerĂ€teherstellern ein Katz-und-Maus-Spiel begann â die Speicherchip-Hersteller versuchten, die Schwachstelle zu blockieren, wĂ€hrend Forscher neue Wege fanden, sie zu umgehen. Beispielsweise haben Speicherchip-Hersteller zur Abwehr von RowHammer einen TRR-Mechanismus (Target Row Refresh) hinzugefĂŒgt, aber es stellte sich heraus, dass dieser nur in bestimmten FĂ€llen die Zellenverzerrung blockiert und nicht vor allen möglichen Angriffsvarianten schĂŒtzt. Angriffsmethoden wurden fĂŒr DDR3-, DDR4- und DDR5-Chips in Systemen mit Intel-, AMD- und ARM-Prozessoren entwickelt. AuĂerdem wurden Wege gefunden, die Fehlerkorrektur ECC zu umgehen, und es wurden Varianten vorgeschlagen, um Angriffe ĂŒber das Netzwerk und durch AusfĂŒhrung von JavaScript-Code im Browser durchzufĂŒhren.
Quelle: opennet.ru
