Forscher des Helmholtz-Zentrums f\u00fcr Informationssicherheit (CISPA) haben eine neue Angriffsmethode, CacheWarp, ver\u00f6ffentlicht, die es erm\u00f6glicht, den Schutzmechanismus AMD SEV (Secure Encrypted Virtualization), der in Virtualisierungssystemen verwendet wird, um virtuelle Maschinen vor Eingriffen durch den Hypervisor oder den Administrator des Hosts zu sch\u00fctzen, zu kompromittieren. Die vorgeschlagene Methode erm\u00f6glicht es einem Angreifer mit Zugriff auf den Hypervisor, die Ausf\u00fchrung von fremdem Code und das Erlangen von erh\u00f6hten Rechten in einer durch AMD SEV gesch\u00fctzten virtuellen Maschine zu erreichen. <\/p>\n
Der Angriff basiert auf der Ausnutzung einer Sicherheitsanf\u00e4lligkeit (CVE-2023-20592), die durch falsche Handhabung des Caches bei der Ausf\u00fchrung des Prozessorbefehls INVD verursacht wird, durch die ein Inkonsistenz von Daten im Speicher und Cache erreicht werden kann, wodurch die Mechanismen zur Sicherstellung der Integrit\u00e4t des Speichers in virtuellen Maschinen, die auf SEV-ES- und SEV-SNP-Erweiterungen basieren, umgangen werden. Die Sicherheitsanf\u00e4lligkeit betrifft AMD EPYC-Prozessoren der ersten bis dritten Generation. <\/p>\n
F\u00fcr die AMD EPYC-Prozessoren der dritten Generation (Zen 3) wurde das Problem in einem Mikrocode-Update, das gestern von AMD ver\u00f6ffentlicht wurde, behoben (der Patch f\u00fchrt nicht zu einer Leistungsminderung). F\u00fcr die erste und zweite Generation der AMD EPYC-Prozessoren (Zen 1 und Zen 2) gibt es keinen Schutz, da diese CPUs keine Unterst\u00fctzung f\u00fcr die SEV-SNP-Erweiterung bieten, die die Integrit\u00e4tskontrolle gew\u00e4hrleistet. virtuelle Maschinen<\/a>Die vierte Generation von AMD-Prozessoren AMD EPYC \u201eGenoa\u201c auf der Basis der Mikroarchitektur \u201eZen 4\u201c ist nicht anf\u00e4llig f\u00fcr diese Sicherheitsanf\u00e4lligkeiten. <\/p>\n Die Technologie AMD SEV wird zur Isolierung virtueller Maschinen von Cloud-Anbietern wie Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, Microsoft Azure und Oracle Compute Infrastructure (OCI) eingesetzt. Der Schutz durch AMD SEV wird durch hardwarebasiertem Speicherverschl\u00fcsselung f\u00fcr virtuelle Maschinen realisiert. Zus\u00e4tzlich erfolgt der Schutz der CPU-Register durch die SEV-ES (Encrypted State)-Erweiterung. Nur das aktuelle Gastbetriebssystem hat Zugriff auf die entschl\u00fcsselten Daten, w\u00e4hrend die anderen virtuelle Maschinen<\/a> und der Hypervisor bei dem Versuch, auf diesen Speicher zuzugreifen, ein verschl\u00fcsseltes Datenset erhalten. <\/p>\n In der dritten Generation der AMD EPYC-Prozessoren wurde die zus\u00e4tzliche Erweiterung SEV-SNP (Secure Nested Paging) implementiert, die einen sicheren Umgang mit verschachtelten Speicherseiten erm\u00f6glicht. Neben der allgemeinen Speicherverschl\u00fcsselung und der Isolierung von Registern bietet SEV-SNP zus\u00e4tzliche Mittel zum Schutz der Integrit\u00e4t des Speichers, die \u00c4nderungen an der VM durch den Hypervisor verhindern. Die Verwaltung der Verschl\u00fcsselungsschl\u00fcssel erfolgt \u00fcber die auf dem Chip integrierte separate Prozessor PSP (Platform Security Processor), die auf der ARM-Architektur basiert. <\/p>\n Der vorgeschlagene Angriffsmethoden besteht darin, den INVD-Befehl zu verwenden, um Bl\u00f6cke (Zeilen) im Cache schmutziger (dirty) Seiten zu invalidieren, ohne die im Cache angesammelten Daten in den Speicher zur\u00fcckzuschreiben (write-back). Auf diese Weise erm\u00f6glicht es die Methode, ge\u00e4nderte Daten aus dem Cache zu verdr\u00e4ngen, ohne den Zustand des Speichers zu \u00e4ndern. Um den Angriff durchzuf\u00fchren, wird vorgeschlagen, Softwareausnahmen (fault injection) zu verwenden, um die Ausf\u00fchrung der virtuellen Maschine an zwei Stellen zu unterbrechen: An der ersten Stelle ruft der Angreifer den Befehl \u201ewbnoinvd\u201c auf, um alle im Cache angesammelten Schreiboperationen in den Speicher zur\u00fcckzuschreiben, und an der zweiten Stelle ruft er den Befehl \u201einvd\u201c auf, um die nicht im Speicher reflektierten Schreiboperationen in den alten Zustand zur\u00fcckzuversetzen. <\/p>\n Um die Systeme auf Schwachstellen zu pr\u00fcfen, wurde ein Prototyp eines Exploits ver\u00f6ffentlicht, der es erm\u00f6glicht, eine Ausnahme in eine durch AMD SEV gesch\u00fctzte virtuelle Maschine einzuschleusen und nicht ins Ged\u00e4chtnis zur\u00fcckgef\u00fchrte \u00c4nderungen in der VM in den alten Zustand zur\u00fcckzusetzen. Der R\u00fccksetzvorgang kann verwendet werden, um den Ablauf eines Programms zu \u00e4ndern, indem die alte R\u00fccksprungadresse im Stack zur\u00fcckgegeben wird, oder um Parameter einer alten Sitzung, f\u00fcr die zuvor eine Authentifizierung durchgef\u00fchrt wurde, zur\u00fcckzugeben, indem der Authentifizierungswert wiederhergestellt wird. <\/p>\n