Juhiste täitmise aeg sõltub andmetest CPU ARM ja Intel

Eric Biggers, üks Adiantum krüpteerimise arendajatest ja Linuxi fscrypt alamsüsteemi hooldaja, pakkus välja paranduste komplekti, et blokeerida turvaprobleemid, mis tulenevad Intel'i protsessorite omadusest, mis ei taga käskluste täitmise aja konstantsust erinevate töödelda vajavate andmete puhul. Intel'i protsessorites ilmneb probleem Ice Lake'i perest alates. Sarnast probleemi täheldatakse ka ARM protsessorites.

Käskluste täitmise aja sõltuvust nende käsklustes töödeldud andmetest peetakse paranduste autorite poolt protsessorite nõrkuseks, kuna selline käitumine ei saa tagada süsteemis toimuva krüptograafilise töötluse turvalisust. Paljusid krüptograafiliste algoritmide teostusi on kujundatud nii, et andmed ei mõjuta käskluste täitmise aega ning nende käitumise rikkumine võib viia kõrvalkanali rünnakute loomiseni, mis taastavad andmeid, põhinedes nende töötlemise aja analüüsil.

Potentsiaalselt võib käskluste täitmise aja sõltuvust andmetest kasutada ka rünnakute korraldamiseks, et määrata tuuma andmeid kasutajaruumi. Eric Biggers'i sõnul ei tagata vaikimisi konstantselt kestvat täitmise aega isegi nende käskluste jaoks, mis teevad liitmis- ja XOR-tehteid, samuti spetsiifilised AES-NI käsklused (teave ei ole testidega kinnitatud, muude andmete kohaselt tekib viivitus ühe tsükli võrra vektorite korrutamise ja bitisummade arvestamisel).

Intel ja ARM on soovitanud uusi lippusid, et keelata käsitletud käitumine: ARM CPU jaoks PSTATE-bitt DIT (Andmete sõltumatu ajastus) ja Intel CPU jaoks MSR-bitt DOITM (Andmeoperandi sõltumatu ajastusrežiim), mis taastavad endise käitumise konstantse täitmise ajaga. Intel ja ARM soovitavad vajadusel aktiveerida kaitset eriti oluliste koodide jaoks, kuid tegelikult võivad olulised arvutused esineda mistahes tuuma ja kasutajaruumi osades, seetõttu arutatakse DOITM ja DIT režiimide pideva aktiveerimise võimalust kogu tuuma jaoks.

ARM-protsessorite jaoks on Linux 6.2 tuuma haru juba vastu võtnud värskendused, mis muudavad tuuma käitumist, kuid neid värskendusi peetakse ebapiisavaks, kuna need katab ainult tuuma koodi ega muuda kasutaja ruumi käitumist. Intel-protsessorite puhul on kaitse aktiveerimise staatus alles ülevaatamise etapis. Hetkel pole patši mõju jõudlusele mõõdetud, kuid Intel'i dokumentatsiooni kohaselt vähendab DOITM-režiimi aktiveerimine jõudlust (näiteks teatud andmete optimeerimiste, nagu eelproovimine, keelamise tõttu) ja tulevastes protsessorimudelites võib jõudluse vähenemine süveneda.

Allikas: opennet.ru