CROSSTalk — Intel CPU haavatavus, mis toob kaasa andmete leke tuumade vahel

Amsterdam Vrije Universiteit'i uurimistöörühmad avastasid uue haavatavus (CVE-2020-0543) Intel'i protsessorite mikroarhitektuuriliste struktuuride seas, mida iseloomustab see, et see võimaldab taastada mõnede käskude, mida täidetakse teisel protsessori tuumal, käitamise tulemusi. See on esimene spordiklassi täitmise käskude haavatavus, mis lubab andmete lekkimist eraldi CPU tuumade vahel (varem piirdusid lekked sama tuuma erinevate lõimudega). Uurijad nimetasid probleemi CROSSTalk'iks, kuid Intel'i dokumentides mainitakse haavatavust kui SRBDS (Special Register Buffer Data Sampling).

Haavatavus kuulub esitatud aasta tagasi MDS (Microarchitectural Data Sampling) probleemide klassi ja põhineb meetodite rakendamisel andmete analüüsimiseks kõrvalkanalite kaudu mikroarhitektuuriliste struktuuride seas. Toimimispõhimõte CROSSTalk on lähedane haavatavusele RIDL, kuid eristub lekkimise allikast.
Uus haavatavus manipuleerib lekiga varasemalt dokumenteerimata vahemäluga, mida kasutavad kõik CPU tuumad.

Probleemi tuum on see, et mõned mikroprotsessori käsud, sealhulgas RDRAND, RDSEED ja SGX EGETKEY, on rakendatud kasutades sisemist mikroarhitektuurset operatsiooni SRR (Special Register Reads). Haavatavatel protsessoritel naasevad SRR-i jaoks tagastatud andmed vahemälus, mis on kõigi CPU tuumade ühine, seejärel edastatakse need täitmisvahemikku, mis on seotud konkreetse füüsilise CPU tuumaga, millel lugemise toiming initsialiseeritakse. Edasi kopeeritakse vahemikest väärtus registritesse, mis on rakendustele nähtavad. Ühise vahemälu suurus vastab vahe-cache'i reale, mis on tavaliselt suurem kui loetletud andmete suurus ja erinevad lugemistoimingud mõjutavad vahemikus erinevaid nihkeid. Kuna ühine vahemälu kopeeritakse täitmisvahemikku tervikuna, ei liigu mitte ainult vajalik praeguseks toiminguks, vaid ka andmed, mis on jäänud teiste toimingute, sealhulgas teiste CPU tuumade täidete, tagajärjel.

Kui rünnak on edukalt korraldatud, võib süsteemis autentitud lokaalne kasutaja määrata RDRAND, RDSEED ja EGETKEY käskude täitmise tulemuse teiste protsesside või Intel SGX enclave'i sees, sõltumata tuumast, millel kood käitatakse.

Probleemi avastanud uurijad
Probleemi tuvastanud teadlased avalikustasid Ekspluate prototüüp, mis demonstreerib juhuslike väärtuste kaudu saadud andmete lekitamise võimalust RDRAND ja RDSEED käskude kaudu ECDSA privaatvõtme taastamiseks, mida töödeldakse Intel SGX enklaavis pärast vaid ühe digitaalallkiri toimingu sooritamist süsteemis.

Probleem vastuvõtlik lai valik Intel'i lauaarvuti, mobiilsete ja serveriprotsessorite seas, sealhulgas Core i3, i5, i7, i9, m3, Celeron (seeriad J, G ja N), Atom (seeriad C, E ja X), Xeon (E3, E5, E7, W ja D pered) ja Xeon Scalable jne. Oluline on märkida, et Intel sai teate haavatavusest 2018. aasta septembris ja 2019. aasta juulis esitati ekspluateerimise prototüüp, mis demonstreeris andmete leket CPU tuumade vahel, kuid paranduse väljatöötamine venis selle keerukuse tõttu. Täna esitatud mikrokoodiuuenduses on probleem blokeeritud RDRAND, RDSEED ja EGETKEY käskude käitumise muutmise kaudu, et arendada liigset andmete üle kirjutamist ühises mälus, et vältida jääkinfosettemist. Samuti on rakendatud mälupuhvri kasutamise peatamine enne lugemis- ja sisu üle kirjutamise toimingute lõpuleviimist.

Sellise kaitse kõrvaltoime on RDRAND, RDSEED ja EGETKEY sooritamise viivituste suurenemine ning läbilaskevõime vähenemine, kui proovida neid käske samal ajal erinevates loogilistes protsessorites teostada. RDRAND, RDSEED ja EGETKEY täitmine peatab samuti mälule juurdepääsu teistelt loogilistelt protsessoritelt. Need omadused võivad negatiivselt mõjutada mõnede serverirakenduste jõudlust, seetõttu on püsivara põhjal ette nähtud mehhanism (RNGDS_MITG_DIS), et keelata RDRAND ja RDSEED käskude kaitse, mis viiakse läbi Intel SGX enklaavist väljaspool.

Allikas: opennet.ru