इंटेल और एएमडी प्रोसेसर की माइक्रोआर्किटेक्चरल संरचनाओं पर नया हमला

वर्जीनिया विश्वविद्यालय और कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के एक समूह ने इंटेल और एएमडी प्रोसेसर की माइक्रोआर्किटेक्चरल संरचनाओं पर एक नए प्रकार का हमला प्रस्तुत किया, जिसे अनियंत्रित सीपीयू क्षमताओं की रिवर्स इंजीनियरिंग के दौरान पहचाना गया। प्रस्तावित हमले की विधि में प्रोसेसर में एक मध्यवर्ती माइक्रो-ऑप कैश का उपयोग शामिल है, जिसका उपयोग निर्देशों के सट्टा निष्पादन के दौरान संचित जानकारी को पुनः प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।

अनुकूलन उद्देश्यों के लिए, प्रोसेसर पिछली गणनाओं के पूरा होने की प्रतीक्षा किए बिना, सट्टा मोड में कुछ निर्देशों को निष्पादित करना शुरू कर देता है, और यदि यह निर्धारित करता है कि भविष्यवाणी उचित नहीं थी, तो यह ऑपरेशन को उसकी मूल स्थिति में वापस ला देता है, लेकिन डेटा को संसाधित किया जाता है सट्टा निष्पादन एक कैश में जमा किया जाता है, जिसकी सामग्री निर्धारित की जा सकती है।

यह नोट किया गया है कि नई विधि स्पेक्टर v1 हमले से काफी बेहतर प्रदर्शन करती है, जिससे हमले का पता लगाना मुश्किल हो जाता है और निर्देशों के सट्टा निष्पादन (उदाहरण के लिए, उपयोग) के कारण होने वाली कमजोरियों को रोकने के लिए डिज़ाइन किए गए साइड-चैनल हमलों के खिलाफ सुरक्षा के मौजूदा तरीकों से अवरुद्ध नहीं होता है। LFENCE निर्देश ब्लॉक सट्टा निष्पादन के अंतिम चरण में लीक हो जाते हैं, लेकिन माइक्रोआर्किटेक्चरल संरचनाओं के माध्यम से रिसाव से रक्षा नहीं करते हैं)।

यह विधि 2011 से जारी इंटेल और एएमडी प्रोसेसर मॉडल को प्रभावित करती है, जिसमें इंटेल स्काईलेक और एएमडी ज़ेन श्रृंखला शामिल है। आधुनिक सीपीयू जटिल प्रोसेसर निर्देशों को सरल आरआईएससी-जैसे माइक्रो-ऑपरेशंस में तोड़ते हैं, जिन्हें एक अलग कैश में कैश किया जाता है। यह कैश मूल रूप से उच्च-स्तरीय कैश से अलग है, सीधे पहुंच योग्य नहीं है और सीआईएससी निर्देशों को आरआईएससी माइक्रोइंस्ट्रक्शन में डिकोड करने के परिणामों तक त्वरित पहुंच के लिए स्ट्रीम बफर के रूप में कार्य करता है। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने कैश एक्सेस में टकराव होने पर उत्पन्न होने वाली स्थितियों को बनाने का एक तरीका ढूंढ लिया है और कुछ कार्यों के निष्पादन समय में अंतर का विश्लेषण करके माइक्रो-ऑपरेशन कैश की सामग्री का न्याय करने की अनुमति दी है।

इंटेल प्रोसेसर में माइक्रो-ऑपरेशन कैश को सीपीयू थ्रेड्स (हाइपर-थ्रेडिंग) के संबंध में विभाजित किया गया है, जबकि एएमडी ज़ेन प्रोसेसर एक साझा कैश का उपयोग करते हैं, जो न केवल एक निष्पादन थ्रेड के भीतर, बल्कि एसएमटी में विभिन्न थ्रेड्स के बीच भी डेटा रिसाव की स्थिति बनाता है। (विभिन्न तार्किक सीपीयू कोर पर चल रहे कोड के बीच संभावित डेटा रिसाव)।

शोधकर्ताओं ने माइक्रो-ऑपरेशन कैश और कई हमले परिदृश्यों में परिवर्तनों का पता लगाने के लिए एक बुनियादी विधि का प्रस्ताव दिया है जो छिपे हुए डेटा ट्रांसमिशन चैनल बनाने और गोपनीय डेटा को लीक करने के लिए कमजोर कोड का उपयोग करने की अनुमति देता है, दोनों एक ही प्रक्रिया के भीतर (उदाहरण के लिए, निष्पादित करते समय प्रक्रिया डेटा को लीक करने के लिए) JIT वाले इंजनों और वर्चुअल मशीनों में तृतीय-पक्ष कोड), और उपयोगकर्ता स्थान में कर्नेल और प्रक्रियाओं के बीच।

माइक्रो-ऑपरेशन कैश का उपयोग करके स्पेक्टर हमले के एक संस्करण का आयोजन करते समय, शोधकर्ता 965.59% की त्रुटि दर के साथ 0.22 केबीपीएस और त्रुटि सुधार का उपयोग करते समय 785.56 केबीपीएस का प्रदर्शन प्राप्त करने में सक्षम थे, एक ही पते के भीतर रिसाव के आयोजन के मामले में स्थान और विशेषाधिकार स्तर. विभिन्न विशेषाधिकार स्तरों (कर्नेल और उपयोगकर्ता स्थान के बीच) में फैले रिसाव के साथ, त्रुटि सुधार के साथ प्रदर्शन 85.2 केबीपीएस था और 110.96% की त्रुटि दर के साथ 4 केबीपीएस था। एएमडी ज़ेन प्रोसेसर पर हमला करते समय, विभिन्न तार्किक सीपीयू कोर के बीच एक रिसाव बनाते समय, प्रदर्शन 250% की त्रुटि दर के साथ 5.59 केबीपीएस और त्रुटि सुधार के साथ 168.58 केबीपीएस था। क्लासिक स्पेक्टर v1 पद्धति की तुलना में, नया हमला 2.6 गुना तेज था।

यह उम्मीद की जाती है कि माइक्रो-ऑप कैश हमले से सुरक्षा के लिए ऐसे बदलावों की आवश्यकता होगी जो आपके द्वारा स्पेक्टर हमले की सुरक्षा सक्षम करने की तुलना में प्रदर्शन को अधिक कम कर देंगे। एक इष्टतम समझौते के रूप में, कैशिंग को अक्षम करके नहीं, बल्कि विसंगतियों की निगरानी करने और हमलों के लिए विशिष्ट कैश स्थितियों की पहचान करने के स्तर पर ऐसे हमलों को रोकने का प्रस्ताव है।

स्पेक्टर हमलों की तरह, कर्नेल या अन्य प्रक्रियाओं से रिसाव को व्यवस्थित करने के लिए पीड़ित प्रक्रियाओं के पक्ष में कमांड (गैजेट्स) के एक निश्चित अनुक्रम के निष्पादन की आवश्यकता होती है, जिससे निर्देशों का सट्टा निष्पादन होता है। लिनक्स कर्नेल में लगभग 100 समान गैजेट पाए गए हैं, जिन्हें हटा दिया जाएगा, लेकिन उनकी पीढ़ी के लिए समाधान समय-समय पर पाए जाते हैं, उदाहरण के लिए, कर्नेल में विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए बीपीएफ प्रोग्राम चलाने से संबंधित।

स्रोत: opennet.ru