Los investigadores del Centro Helmholtz de Seguridad de la Informaci\u00f3n (CISPA) han publicado un nuevo m\u00e9todo de ataque llamado CacheWarp, que permite comprometer el mecanismo de protecci\u00f3n AMD SEV (Virtualizaci\u00f3n Encriptada Segura), utilizado en sistemas de virtualizaci\u00f3n para proteger m\u00e1quinas virtuales de la interferencia del hipervisor o del administrador del sistema anfitri\u00f3n. El m\u00e9todo propuesto permite a un atacante con acceso al hipervisor ejecutar c\u00f3digo externo y escalar privilegios dentro de una m\u00e1quina virtual protegida mediante AMD SEV. <\/p>\n
El ataque se basa en la explotaci\u00f3n de una vulnerabilidad (CVE-2023-20592) provocada por un manejo inadecuado de la cach\u00e9 durante la ejecuci\u00f3n de la instrucci\u00f3n de procesador INVD, lo que permite la desincronizaci\u00f3n de los datos en la memoria y la cach\u00e9, y eludir los mecanismos de integridad de la memoria de las m\u00e1quinas virtuales, implementados mediante extensiones SEV-ES y SEV-SNP. La vulnerabilidad afecta a los procesadores AMD EPYC de primera a tercera generaci\u00f3n. <\/p>\n
Para los procesadores AMD EPYC de tercera generaci\u00f3n (Zen 3), el problema se ha solucionado en la actualizaci\u00f3n de microc\u00f3digo de noviembre lanzada ayer por AMD (la correcci\u00f3n no conlleva una disminuci\u00f3n del rendimiento). No se ha previsto una soluci\u00f3n para las primeras y segundas generaciones de AMD EPYC (Zen 1 y Zen 2), ya que estos CPU no cuentan con la soporte para la extensi\u00f3n SEV-SNP, que proporciona control de integridad. m\u00e1quinas virtuales<\/a>La cuarta generaci\u00f3n de procesadores AMD EPYC \u00abGenoa\u00bb basados en la microarquitectura \u00abZen 4\u00bb no es vulnerable a los ataques. <\/p>\n La tecnolog\u00eda AMD SEV se utiliza para aislar m\u00e1quinas virtuales por proveedores de nube como Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, Microsoft Azure y Oracle Compute Infrastructure (OCI). La protecci\u00f3n AMD SEV se implementa mediante el cifrado a nivel de hardware de la memoria de las m\u00e1quinas virtuales. Adem\u00e1s, mediante la extensi\u00f3n SEV-ES (Estado Encriptado) se protege los registros del CPU. Solo el sistema operativo hu\u00e9sped en ejecuci\u00f3n tiene acceso a los datos descifrados, mientras que los dem\u00e1s m\u00e1quinas virtuales<\/a> y el hipervisor, al intentar acceder a esta memoria, reciben un conjunto de datos cifrados. <\/p>\n En la tercera generaci\u00f3n de procesadores AMD EPYC se ha implementado una extensi\u00f3n adicional SEV-SNP (Secure Nested Paging), que garantiza un funcionamiento seguro con tablas de p\u00e1ginas de memoria anidadas. Adem\u00e1s del cifrado general de la memoria y la isolaci\u00f3n de registros, SEV-SNP incorpora medidas adicionales para proteger la integridad de la memoria, impidiendo que el hipervisor realice modificaciones en la VM. La gesti\u00f3n de las claves de cifrado se lleva a cabo en el lado del procesador PSP (Platform Security Processor) integrado en el chip, desarrollado sobre una arquitectura ARM. <\/p>\n La esencia del m\u00e9todo de ataque propuesto consiste en utilizar la instrucci\u00f3n INVD para invalidar bloques (l\u00edneas) en la cach\u00e9 de p\u00e1ginas sucias (dirty) sin reintegrar los datos acumulados en la cach\u00e9 a la memoria (write-back). De este modo, el m\u00e9todo permite expulsar datos modificados de la cach\u00e9 sin cambiar el estado de la memoria. Para llevar a cabo el ataque, se sugiere utilizar excepciones program\u00e1ticas (fault injection) para interrumpir el funcionamiento de la m\u00e1quina virtual en dos puntos: en el primero, el atacante activa la instrucci\u00f3n \u00abwbnoinvd\u00bb para volcar todas las operaciones de escritura acumuladas en la cach\u00e9 en la memoria; y en el segundo, invoca la instrucci\u00f3n \u00abinvd\u00bb para restaurar las operaciones de escritura que no han sido reflejadas en la memoria a su antiguo estado. <\/p>\n Para verificar la vulnerabilidad de sus sistemas, se ha publicado un prototipo de exploit que permite realizar una inyecci\u00f3n de excepciones en una m\u00e1quina virtual protegida a trav\u00e9s de AMD SEV, y revertir a un estado anterior los cambios no volatizados en la memoria de la VM. La reversi\u00f3n de cambios puede utilizarse para modificar el flujo de ejecuci\u00f3n del programa mediante el retorno a una antigua direcci\u00f3n de retorno en la pila, o para su uso al ingresar par\u00e1metros de una antigua sesi\u00f3n, para la cual se hab\u00eda realizado previamente la autenticaci\u00f3n, a trav\u00e9s del retorno del valor indicador de autenticaci\u00f3n. <\/p>\n