TONTOU — une attaque sur les CPU Intel et AMD permettant de contourner la protection contre les vulnérabilités Spectre v2

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont identifié la technique d'attaque TONTOU (Time-of-Neutralization to Time-of-Use), qui propose un nouveau moyen d'exploiter les vulnérabilités microarchitecturales de la classe Spectre v2. Cette vulnérabilité permet de déterminer le contenu de la mémoire du noyau lors de l'exécution de l'exploit dans l'espace utilisateur. Le code pour bloquer l'exploitation de cette vulnérabilité a été intégré au noyau Linux le 5 août et inclus dans les versions 7.1.7, 6.18.43, 6.12.102, 6.6.149, 6.1.181, 5.15.214 et 5.10.263.

Les chercheurs ont démontré la possibilité pour un utilisateur local non privilégié de déterminer le hachage du mot de passe de l'utilisateur root, stocké dans le fichier /etc/shadow et chargé en mémoire lors de l'authentification dans le système. Ils ont réussi à provoquer une fuite de données de la mémoire du noyau avec une vitesse de 5,47 octets par seconde et une précision de 91,97 %. Sur 10 tests de l'exploit, dont la durée moyenne était de 18 minutes, il a été possible dans la moitié des cas de détecter la présence du fichier /etc/shadow en mémoire et d'en extraire le contenu.

L'exploit a été démontré sur des systèmes équipés de processeurs AMD et peut être appliqué avec des CPU AMD des familles Zen 1-4. Sur les systèmes Intel, l'attaque est également réalisable, mais l'exploitation est plus complexe. Pour se protéger contre le débordement de la pile d'adresses de retour et pour bloquer la vulnérabilité SRSO (Speculative Return Stack Overflow), un mécanisme de protection Safe-RET est utilisé dans les processeurs AMD, qui efface le tampon de prédiction des sauts après chaque utilisation et réduit la fenêtre de l'attaque à 2 instructions, exécutées sur plusieurs dizaines de nanosecondes.

Pour contourner cette protection et élargir la fenêtre d'attaque, une technique de ralentissement du CPU a été mise en œuvre, permettant de réussir à effectuer le remplacement de l'interruption au moment approprié pour rediriger le flux d'exécution dans le noyau et d'utiliser le gestionnaire d'interruption pour corrompre l'enregistrement dans le buffer de prédiction des branches. Pour exploiter la vulnérabilité SRSO, l'attaquant peut créer des conditions dans lesquelles le bloc de prédiction des branches exécute de manière spéculative un grand nombre d'appels CALL incorrectement prédits, suffisants pour saturer la pile des adresses de retour et réécrire les points de retour correctement prédits, situés au début de la pile. En fin de compte, les premiers éléments de la pile peuvent être réécrits avec des valeurs choisies par l'attaquant, ce qui conduit par la suite à l'utilisation de ces valeurs remplacées lors de l'exécution spéculative de l'instruction RET dans le contexte d'un autre processus.

Le processeur déterminera que la prédiction de branchement est incorrecte et annulera l'opération à son état initial, mais les données traitées pendant l'exécution spéculative resteront dans le cache et les buffers microarchitecturaux. Si un bloc exécuté par erreur accède à la mémoire, son exécution spéculative entraînera le dépôt dans le cache général et des données lues de la mémoire. Pour extraire des informations du cache, l'une des méthodes d'analyse du contenu du cache peut être utilisée, basée sur l'analyse de la variation du temps d'accès aux données mises en cache et non mises en cache.

Source : opennet.ru