संवेदनशील डेटा निकालने या एन्क्लेव में कोड निष्पादित करने के लिए Intel SGX पर हमला

पीपुल्स लिबरेशन आर्मी डिफेंस साइंस एंड टेक्नोलॉजी यूनिवर्सिटी, नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ सिंगापुर और ईटीएच ज्यूरिख के शोधकर्ताओं ने पृथक एन्क्लेव इंटेल एसजीएक्स (सॉफ्टवेयर गार्ड एक्सटेंशन) पर हमला करने की एक नई विधि विकसित की है। हमले को स्मैशएक्स कहा जाता है और इंटेल एसजीएक्स के लिए रनटाइम घटकों के संचालन के दौरान अपवाद स्थितियों को संभालने के दौरान पुन: प्रवेश की समस्याओं के कारण होता है। यदि आपके पास ऑपरेटिंग सिस्टम पर नियंत्रण है, तो प्रस्तावित आक्रमण विधि एन्क्लेव में स्थित गोपनीय डेटा का निर्धारण करना, या एन्क्लेव की मेमोरी में आपके कोड की प्रतिलिपि बनाना और उसके निष्पादन को व्यवस्थित करना संभव बनाती है।

Intel SGX SDK (CVE-2021-0186) और Microsoft Open Enclave (CVE-2021-33767) पर आधारित रनटाइम वाले एन्क्लेव के लिए एक्सप्लॉइट प्रोटोटाइप तैयार किए गए हैं। पहले मामले में, HTTPS के लिए वेब सर्वर पर उपयोग की जाने वाली RSA कुंजी को निकालने की क्षमता का प्रदर्शन किया गया था, और दूसरे में, एन्क्लेव के अंदर चल रहे cURL उपयोगिता द्वारा प्राप्त सामग्री को निर्धारित करना संभव था। Intel SGX SDK 2.13 और Open Enclave 0.17.1 के रिलीज़ में भेद्यता को प्रोग्रामेटिक रूप से पहले ही संबोधित किया जा चुका है। Intel SGX SDK और Microsoft Open Enclave के अलावा, यह भेद्यता Google Asylo SDK, EdgelessRT, Apache Teaclave, Rust SGX SDK, SGX-LKL, CoSMIX और Veracruz में भी दिखाई देती है।

आइए याद रखें कि एसजीएक्स (सॉफ्टवेयर गार्ड एक्सटेंशन) तकनीक छठी पीढ़ी के इंटेल कोर प्रोसेसर (स्काइलेक) में दिखाई दी और निर्देशों की एक श्रृंखला प्रदान करती है जो उपयोगकर्ता-स्तरीय अनुप्रयोगों को बंद मेमोरी क्षेत्रों - एन्क्लेव को आवंटित करने की अनुमति देती है, जिनकी सामग्री को पढ़ा नहीं जा सकता है और कर्नेल द्वारा भी संशोधित और रिंग0, एसएमएम और वीएमएम मोड में निष्पादित कोड। पारंपरिक जंप फ़ंक्शंस और रजिस्टरों और स्टैक के साथ हेरफेर का उपयोग करके एन्क्लेव में कोड पर नियंत्रण स्थानांतरित करना असंभव है - एन्क्लेव में नियंत्रण स्थानांतरित करने के लिए विशेष रूप से बनाए गए नए निर्देश EENTER, EEXIT और ERESUME का उपयोग किया जाता है, जो प्राधिकरण जांच करते हैं। इस मामले में, एन्क्लेव में रखा गया कोड एन्क्लेव के अंदर कार्यों तक पहुंचने के लिए शास्त्रीय कॉलिंग विधियों और बाहरी कार्यों को कॉल करने के लिए विशेष निर्देशों का उपयोग कर सकता है। एन्क्लेव मेमोरी एन्क्रिप्शन का उपयोग DRAM मॉड्यूल से कनेक्ट करने जैसे हार्डवेयर हमलों से बचाने के लिए किया जाता है।

समस्या यह है कि एसजीएक्स तकनीक ऑपरेटिंग सिस्टम को हार्डवेयर अपवाद फेंककर एक एन्क्लेव को निरस्त करने की अनुमति देती है, और एन्क्लेव ऐसे अपवादों को परमाणु रूप से संभालने के लिए प्राइमेटिव्स को ठीक से लागू नहीं करते हैं। ऑपरेटिंग सिस्टम कर्नेल और नियमित अनुप्रयोगों के विपरीत, एसिंक्रोनस रूप से फेंके गए अपवादों को संभालते समय एन्क्लेव के अंदर के कोड में परमाणु क्रियाओं को व्यवस्थित करने के लिए प्राइमेटिव तक पहुंच नहीं होती है। निर्दिष्ट परमाणु प्राइमेटिव्स के बिना, एन्क्लेव को किसी भी समय बाधित किया जा सकता है और निष्पादन पर वापस लौटाया जा सकता है, यहां तक ​​कि ऐसे समय में जब एन्क्लेव महत्वपूर्ण अनुभागों को निष्पादित कर रहा है और असुरक्षित स्थिति में है (उदाहरण के लिए, जब सीपीयू रजिस्टर सहेजे/बहाल नहीं किए जाते हैं)।

सामान्य ऑपरेशन के लिए, एसजीएक्स तकनीक एन्क्लेव के निष्पादन को कॉन्फ़िगर करने योग्य हार्डवेयर अपवादों द्वारा बाधित करने की अनुमति देती है। यह सुविधा एन्क्लेव रनटाइम वातावरण को इंट्रा-एन्क्लेव अपवाद हैंडलिंग या सिग्नल प्रोसेसिंग को लागू करने की अनुमति देती है, लेकिन यह रीएंट्रेंट त्रुटियों का कारण भी बन सकती है। स्मैशएक्स हमला एसडीके में खामियों का फायदा उठाने पर आधारित है जिसके कारण अपवाद हैंडलर को दोबारा कॉल करने की स्थिति को ठीक से नियंत्रित नहीं किया जा पाता है। यह महत्वपूर्ण है कि भेद्यता का फायदा उठाने के लिए, हमलावर को एन्क्लेव के निष्पादन को बाधित करने में सक्षम होना चाहिए, अर्थात। सिस्टम वातावरण के संचालन को नियंत्रित करना चाहिए।

एक अपवाद फेंकने के बाद, हमलावर को एक छोटी समय विंडो प्राप्त होती है जिसके दौरान इनपुट पैरामीटर में हेरफेर के माध्यम से निष्पादन थ्रेड को इंटरसेप्ट किया जा सकता है। विशेष रूप से, यदि आपके पास सिस्टम (एन्क्लेव के बाहर का वातावरण) तक पहुंच है, तो आप एन्क्लेव एंट्री इंस्ट्रक्शन (EENTER) को निष्पादित करने के तुरंत बाद एक नया अपवाद बना सकते हैं, जो उस चरण में सिस्टम पर नियंत्रण लौटाएगा जब स्टैक सेटअप के लिए एन्क्लेव अभी तक पूरा नहीं हुआ है, जिसमें सीपीयू रजिस्टरों की स्थिति भी सहेजी गई है।

सिस्टम फिर एन्क्लेव पर नियंत्रण लौटा सकता है, लेकिन चूंकि एन्क्लेव का स्टैक इंटरप्ट के समय कॉन्फ़िगर नहीं किया गया था, एन्क्लेव सिस्टम मेमोरी में रहने वाले स्टैक के साथ निष्पादित होगा, जिसका उपयोग रिटर्न-ओरिएंटेड प्रोग्रामिंग (आरओपी) को नियोजित करने के लिए किया जा सकता है ) शोषण तकनीक। ओरिएंटेड प्रोग्रामिंग)। आरओपी तकनीक का उपयोग करते समय, हमलावर अपने कोड को मेमोरी में रखने की कोशिश नहीं करता है, बल्कि लोडेड लाइब्रेरी में पहले से उपलब्ध मशीन निर्देशों के टुकड़ों पर काम करता है, जो एक नियंत्रण रिटर्न निर्देश के साथ समाप्त होता है (एक नियम के रूप में, ये लाइब्रेरी फ़ंक्शंस के अंत हैं) . वांछित कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए शोषण का कार्य समान ब्लॉकों ("गैजेट्स") पर कॉल की एक श्रृंखला बनाने के लिए नीचे आता है।

स्रोत: opennet.ru