ब्लैकस्मिथ - DRAM मेमोरी और DDR4 चिप्स पर एक नया हमला

ईटीएच ज्यूरिख, व्रीजे यूनिवर्सिटिट एम्स्टर्डम और क्वालकॉम के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक नई रोहैमर हमले की विधि प्रकाशित की है जो गतिशील रैंडम एक्सेस मेमोरी (डीआरएएम) के व्यक्तिगत बिट्स की सामग्री को बदल सकती है। हमले का कोडनेम ब्लैकस्मिथ था और इसकी पहचान CVE-2021-42114 के रूप में की गई। पहले से ज्ञात रोहैमर क्लास विधियों से सुरक्षा से लैस कई DDR4 चिप्स समस्या के प्रति संवेदनशील हैं। आपके सिस्टम की भेद्यता का परीक्षण करने के लिए उपकरण GitHub पर प्रकाशित किए गए हैं।

याद रखें कि रोहैमर वर्ग के हमले आपको पड़ोसी मेमोरी कोशिकाओं से चक्रीय रूप से डेटा पढ़कर व्यक्तिगत मेमोरी बिट्स की सामग्री को विकृत करने की अनुमति देते हैं। चूँकि DRAM मेमोरी कोशिकाओं की एक द्वि-आयामी सरणी है, प्रत्येक में एक कैपेसिटर और एक ट्रांजिस्टर होता है, एक ही मेमोरी क्षेत्र की निरंतर रीडिंग करने से वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और विसंगतियाँ होती हैं जो पड़ोसी कोशिकाओं में चार्ज की एक छोटी हानि का कारण बनती हैं। यदि पढ़ने की तीव्रता अधिक है, तो पड़ोसी सेल पर्याप्त मात्रा में चार्ज खो सकता है और अगले पुनर्जनन चक्र के पास अपनी मूल स्थिति को बहाल करने का समय नहीं होगा, जिससे सेल में संग्रहीत डेटा के मूल्य में बदलाव आएगा। .

रोहैमर से बचाव के लिए, चिप निर्माताओं ने टीआरआर (टारगेट रो रिफ्रेश) तंत्र का प्रस्ताव रखा, जो आसन्न पंक्तियों में कोशिकाओं के भ्रष्टाचार से बचाता है, लेकिन चूंकि सुरक्षा "अस्पष्टता द्वारा सुरक्षा" के सिद्धांत पर आधारित थी, इसलिए इससे समस्या का समाधान नहीं हुआ। जड़, लेकिन केवल ज्ञात विशेष मामलों से सुरक्षित, जिससे सुरक्षा को बायपास करने के तरीके ढूंढना आसान हो गया। उदाहरण के लिए, मई में, Google ने हाफ-डबल विधि का प्रस्ताव रखा, जो टीआरआर सुरक्षा से प्रभावित नहीं थी, क्योंकि हमले ने उन कोशिकाओं को प्रभावित किया जो सीधे लक्ष्य के निकट नहीं थीं।

ब्लैकस्मिथ की नई विधि टीआरआर सुरक्षा को बायपास करने का एक अलग तरीका प्रदान करती है, जो चार्ज रिसाव का कारण बनने के लिए विभिन्न आवृत्तियों पर दो या दो से अधिक आक्रामक तारों तक गैर-समान पहुंच पर आधारित है। मेमोरी एक्सेस पैटर्न को निर्धारित करने के लिए जो चार्ज लीकेज की ओर ले जाता है, एक विशेष फ़ज़र विकसित किया गया है जो स्वचालित रूप से एक विशिष्ट चिप के लिए हमले के मापदंडों का चयन करता है, जो सेल एक्सेस के क्रम, तीव्रता और व्यवस्थितता को बदलता है।

ऐसा दृष्टिकोण, जो समान कोशिकाओं को प्रभावित करने से जुड़ा नहीं है, वर्तमान टीआरआर सुरक्षा विधियों को अप्रभावी बनाता है, जो किसी न किसी रूप में कोशिकाओं को बार-बार कॉल की संख्या की गणना करने और, जब कुछ मूल्यों तक पहुंच जाता है, तो रिचार्जिंग शुरू करने तक सीमित हो जाता है। पड़ोसी कोशिकाओं की. ब्लैकस्मिथ में, एक्सेस पैटर्न लक्ष्य के विभिन्न पक्षों से एक साथ कई कोशिकाओं में फैला हुआ है, जिससे थ्रेशोल्ड मान तक पहुंचने के बिना चार्ज रिसाव को प्राप्त करना संभव हो जाता है।

यह विधि टीआरआर को बायपास करने के लिए पहले प्रस्तावित तरीकों की तुलना में काफी अधिक प्रभावी साबित हुई - शोधकर्ताओं ने सैमसंग, माइक्रोन, एसके हाइनिक्स और एक अज्ञात निर्माता (निर्माता था) द्वारा हाल ही में खरीदे गए सभी 40 अलग-अलग डीडीआर 4 मेमोरी चिप्स में बिट विरूपण प्राप्त करने में कामयाब रहे 4 चिप्स पर निर्दिष्ट नहीं)। तुलना के लिए, उन्हीं शोधकर्ताओं द्वारा पहले प्रस्तावित TRRespass विधि उस समय परीक्षण किए गए 13 चिप्स में से केवल 42 के लिए प्रभावी थी।

सामान्य तौर पर, बाजार में सभी DRAM चिप्स के 94% पर ब्लैकस्मिथ विधि लागू होने की उम्मीद है, लेकिन शोधकर्ताओं का कहना है कि कुछ चिप्स दूसरों की तुलना में अधिक कमजोर और हमला करने में आसान हैं। चिप्स में त्रुटि सुधार कोड (ईसीसी) का उपयोग और मेमोरी रिफ्रेश दर को दोगुना करने से पूर्ण सुरक्षा नहीं मिलती है, लेकिन ऑपरेशन जटिल हो जाता है। यह उल्लेखनीय है कि समस्या को पहले से जारी चिप्स में अवरुद्ध नहीं किया जा सकता है और हार्डवेयर स्तर पर नई सुरक्षा के कार्यान्वयन की आवश्यकता है, इसलिए हमला कई वर्षों तक प्रासंगिक रहेगा।

इस लेख में ब्लैकस्मिथ का उपयोग करके मेमोरी पेज टेबल (पीटीई) में प्रविष्टियों की सामग्री को संशोधित करने के व्यावहारिक उदाहरण दिए गए हैं, जिससे कर्नेल विशेषाधिकार प्राप्त किए जा सकें और ओपनएसएसएच में संग्रहीत सार्वजनिक आरएसए-2048 कुंजी को नुकसान पहुंचाया जा सके (आप सार्वजनिक कुंजी को किसी और के सिस्टम में स्थानांतरित कर सकते हैं)। आभासी मशीन (पीड़ित के वर्चुअल मशीन से जुड़ने के लिए हमलावर की निजी कुंजी से संबंधित) और रूट विशेषाधिकार प्राप्त करने के लिए सूडो प्रक्रिया की मेमोरी को संशोधित करके विशेषाधिकार जांच को दरकिनार करना। चिप के प्रकार के आधार पर, एक लक्ष्य बिट को बदलने में 3 सेकंड से लेकर कई घंटे तक का समय लग सकता है।

इसके अतिरिक्त, हम Google के लिए एंटमाइक्रो द्वारा विकसित रोहैमर वर्ग के हमलों के खिलाफ मेमोरी सुरक्षा विधियों के परीक्षण के लिए ओपन लाइटएक्स रो हैमर टेस्टर फ्रेमवर्क के प्रकाशन को नोट कर सकते हैं। मेमोरी कंट्रोलर के प्रभाव को खत्म करने के लिए DRAM चिप पर सीधे प्रसारित कमांड को पूरी तरह से नियंत्रित करने के लिए फ्रेमवर्क FPGA के उपयोग पर आधारित है। एफपीजीए के साथ बातचीत के लिए पायथन में टूलकिट की पेशकश की गई है। एफपीजीए-आधारित गेटवे में पैकेट डेटा ट्रांसफर के लिए एक मॉड्यूल (मेमोरी एक्सेस पैटर्न को परिभाषित करता है), एक पेलोड एक्ज़ीक्यूटर, एक लाइटडीआरएएम-आधारित नियंत्रक (पंक्ति सक्रियण और मेमोरी अपडेटिंग सहित DRAM के लिए आवश्यक सभी तर्क संसाधित करता है) और एक VexRiscv सीपीयू शामिल है। परियोजना का विकास अपाचे 2.0 लाइसेंस के तहत वितरित किया जाता है। लैटिस ईसीपी5, एक्सिलिनक्स सीरीज 6, 7, अल्ट्रास्केल और अल्ट्रास्केल+ सहित विभिन्न एफपीजीए प्लेटफॉर्म समर्थित हैं।

स्रोत: opennet.ru