La empresa Google ha publicado varios prototipos de exploits que muestran la posibilidad de explotar vulnerabilidades de la clase Spectre al ejecutar c\u00f3digo JavaScript en el navegador, eludiendo los m\u00e9todos de protecci\u00f3n previamente implementados. Los exploits pueden ser utilizados para acceder a la memoria del proceso que maneja el contenido web en la pesta\u00f1a actual. Se ha lanzado el sitio leaky.page para probar el funcionamiento del exploit, y el c\u00f3digo que describe la l\u00f3gica de operaci\u00f3n se encuentra en GitHub. <\/p>\n
El prototipo propuesto est\u00e1 dise\u00f1ado para llevar a cabo un ataque en sistemas con procesadores Intel Core i7-6500U en un entorno con Linux y Chrome 88. Para aplicar el exploit en otros entornos, se requieren modificaciones. El m\u00e9todo de explotaci\u00f3n no es espec\u00edfico para procesadores Intel; despu\u00e9s de la adaptaci\u00f3n correspondiente, se ha confirmado el funcionamiento del exploit en sistemas con CPU de otros fabricantes, incluyendo el Apple M1 basado en arquitectura ARM. Tras ligeras correcciones, el exploit tambi\u00e9n es funcional en otros sistemas operativos y en otros navegadores basados en el motor Chromium. <\/p>\n
En un entorno basado en el Chrome est\u00e1ndar 88 y procesadores Intel Skylake, se logr\u00f3 una fuga de datos del proceso responsable del manejo del contenido web en la pesta\u00f1a actual de Chrome (renderer process), a una velocidad de 1 kilobyte por segundo. Adem\u00e1s, se desarrollaron prototipos alternativos, por ejemplo, un exploit que, a costa de reducir la estabilidad, aumenta la velocidad de fuga a 8kB\/s utilizando el temporizador performance.now() con una precisi\u00f3n de 5 microsegundos (0.005 milisegundos). Tambi\u00e9n se prepar\u00f3 una variante que funciona con una precisi\u00f3n del temporizador de un milisegundo, que podr\u00eda usarse para acceder a la memoria de otro proceso a una velocidad de aproximadamente 60 bytes por segundo. <\/p>\n
El c\u00f3digo de demostraci\u00f3n publicado consta de tres partes. La primera parte calibra el temporizador para evaluar el tiempo de ejecuci\u00f3n de las operaciones necesarias para recuperar los datos que permanecen en la cach\u00e9 del procesador como resultado de la ejecuci\u00f3n especulativa de instrucciones de la CPU. La segunda parte determina el dise\u00f1o de memoria utilizado al colocar un arreglo de JavaScript. <\/p>\n
La tercera parte explota directamente la vulnerabilidad Spectre para determinar el contenido de la memoria del proceso actual, creando as\u00ed condiciones para la ejecuci\u00f3n especulativa de ciertas operaciones, cuyos resultados son desechados por el procesador tras identificar una predicci\u00f3n fallida. Sin embargo, los rastros de ejecuci\u00f3n permanecen en la cach\u00e9 general y pueden ser recuperados mediante m\u00e9todos que determinan el contenido de la cach\u00e9 a trav\u00e9s de canales laterales, analizando los cambios en el tiempo de acceso a datos almacenados en cach\u00e9 y no almacenados. <\/p>\n
La t\u00e9cnica de explotaci\u00f3n propuesta permite prescindir de temporizadores de alta precisi\u00f3n, disponibles a trav\u00e9s de performance.now(), y de la compatibilidad con SharedArrayBuffer, que permite crear matrices en memoria compartida. El exploit incluye un gadget de Spectre que provoca la ejecuci\u00f3n especulativa controlada de c\u00f3digo y un analizador de filtraciones por canales laterales que determina los datos que han llegado a la cach\u00e9 obtenidos durante la ejecuci\u00f3n especulativa. <\/p>\n
El gadget se implementa mediante un array de JavaScript, en el que se intenta acceder a una zona fuera de los l\u00edmites del b\u00fafer, afectando al estado del bloque de predicci\u00f3n de saltos debido a una verificaci\u00f3n de tama\u00f1o de b\u00fafer a\u00f1adida por el compilador (el procesador, anticip\u00e1ndose, ejecuta especulativamente el acceso, pero revierte el estado tras la comprobaci\u00f3n). Para analizar el contenido de la cach\u00e9 en condiciones de insuficiente precisi\u00f3n del temporizador, se propone un m\u00e9todo que enga\u00f1a a la estrategia de reemplazo de datos en cach\u00e9 Tree-PLRU utilizada en los procesadores y que permite, al aumentar el n\u00famero de ciclos, aumentar considerablemente la diferencia en el tiempo de entrega de un valor desde la cach\u00e9 frente a la ausencia de ese valor en la cach\u00e9. <\/p>\n
Se observa que Google ha publicado un prototipo de exploit para mostrar la viabilidad de los ataques que utilizan vulnerabilidades de la clase Spectre y para estimular a los desarrolladores web a aplicar t\u00e9cnicas que minimicen los riesgos de tales ataques. Google considera que, sin una revisi\u00f3n significativa del prototipo propuesto, no es posible crear exploits universales que est\u00e9n listos no solo para demostraciones, sino tambi\u00e9n para su uso generalizado. <\/p>\n
Para reducir el riesgo, se recomienda a los propietarios de sitios web utilizar los encabezados recientes Cross-Origin Opener Policy (COOP), Cross-Origin Embedder Policy (COEP), Cross-Origin Resource Policy (CORP), Fetch Metadata Request, X-Frame-Options, X-Content-Type-Options y SameSite Cookie. Estos mecanismos no protegen directamente contra los ataques, pero permiten aislar los datos del sitio de posibles filtraciones en procesos donde podr\u00eda ejecutarse c\u00f3digo JavaScript del atacante (la filtraci\u00f3n ocurre desde la memoria del proceso actual, donde, adem\u00e1s del c\u00f3digo del atacante, pueden manejarse datos de otro sitio abierto en la misma pesta\u00f1a). La idea principal es separar en diferentes procesos la ejecuci\u00f3n del c\u00f3digo del sitio del c\u00f3digo externo recibido de fuentes no confiables, como aquel que se incluye a trav\u00e9s de iframe.
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