התקפה על Intel SGX כדי לחלץ נתונים רגישים או להפעיל קוד במובלעת

חוקרים מאוניברסיטת ההגנה למדע וטכנולוגיה של צבא השחרור העממי של סין, האוניברסיטה הלאומית של סינגפור ו-ETH ציריך פיתחו שיטת התקפה חדשה נגד מובלעות מבודדות של Intel SGX (Software Guard eXtensions). המתקפה נקראה SmashEx ונגרמה מבעיות כניסה חוזרות בטיפול בחריגים במהלך פעולת רכיבי זמן ריצה עבור Intel SGX. שיטת התקיפה המוצעת מאפשרת, אם יש שליטה על מערכת ההפעלה, לקבוע נתונים סודיים הנמצאים במובלעת, או לארגן העתקה של הקוד לזיכרון המובלעת וביצועו.

אבות טיפוס של ניצול הוכנו עבור מובלעות זמן ריצה המבוססות על Intel SGX SDK (CVE-2021-0186) ו-Microsoft Open Enclave (CVE-2021-33767). במקרה הראשון, הוכחה היכולת לחלץ את מפתח ה-RSA המשמש בשרת האינטרנט עבור HTTPS, ובמקרה השני, ניתן היה לקבוע את התוכן שהתקבל על ידי כלי השירות cURL הפועל בתוך המובלעת. הפגיעות כבר תוקנה באופן פרוגרמטי במהדורות Intel SGX SDK 2.13 ו-Open Enclave 0.17.1. בנוסף ל-Intel SGX SDK ו-Microsoft Open Enclave, הפגיעות מופיעה גם ב-Google Asylo SDK, EdgelessRT, Apache Teaclave, Rust SGX SDK, SGX-LKL, CoSMIX ו-Veracruz.

נזכיר כי טכנולוגיית SGX (Software Guard Extensions) הופיעה בדור השישי של מעבדי Intel Core (Skylake) ומציעה סדרת הוראות המאפשרות לאפליקציות ברמת המשתמש להקצות אזורי זיכרון סגורים - מובלעות שלא ניתן לקרוא ולשנות את תוכנן אפילו על ידי ליבה וקוד מבוצעים על ידי במצבי ring0, SMM ו-VMM. אי אפשר להעביר שליטה לקוד במובלעת באמצעות פונקציות קפיצה מסורתיות ומניפולציות עם רגיסטרים והמחסנית - הוראות חדשות שנוצרו במיוחד EENTER, EEXIT ו-ERESUME משמשות להעברת שליטה למובלעת, המבצעות בדיקות הרשאות. במקרה זה, הקוד המוצב במובלעת יכול להשתמש בשיטות הקריאה הקלאסיות כדי לקרוא לפונקציות בתוך המובלעת והוראה מיוחדת להתקשר לפונקציות חיצוניות. הצפנת זיכרון מובלעת משמשת להגנה מפני התקפות חומרה כגון חיבור DRAM.

הבעיה היא שטכנולוגיית SGX מאפשרת למערכת ההפעלה להפריע לביצוע המובלעת על ידי זריקת חריג חומרה, ומובלעות אינן מיישמות פרימיטיבים כראוי לטיפול אטומי בחריגים כאלה. שלא כמו הליבה של מערכת ההפעלה ויישומים רגילים, לקוד בתוך המובלעות אין גישה לפרימיטיבים לארגון פעולות אטומיות במהלך הטיפול בחריגים שהועלו באופן אסינכרוני. ללא הפרימיטיבים האטומיים שצוינו, ניתן להפסיק את המובלעת ולהחזיר אותה לביצוע בכל עת, גם בזמנים שבהם קטעים קריטיים מבוצעים במובלעת והיא במצב לא בטוח (לדוגמה, כאשר אוגרי CPU אינם נשמרים/שוחזרו) .

עבור פעולה רגילה, טכנולוגיית SGX מאפשרת לך להפריע לביצוע המובלעת עם חריגים להגדרה. תכונה זו מאפשרת לזמני ריצה מובלעת ליישם טיפול חריגים תוך-מובלעת או טיפול באותות, אך היא יכולה גם להציג שגיאות כניסה חוזרת. מתקפת SmashEx מבוססת על ניצול פגמים ב-SDK שבגללם מצב הקריאה מחדש של המטפל החריגים אינו מטופל כראוי. חשוב שכדי לנצל את הפגיעות, על התוקף להיות מסוגל להפריע לביצוע המובלעת, כלומר. חייב לשלוט על פעולת סביבת המערכת.

לאחר זריקת חריגה, התוקף מקבל חלון זמן קטן שבמהלכו ניתן ליירט את זרימת הביצוע באמצעות מניפולציה של פרמטרי הקלט. בפרט, אם יש לך גישה למערכת (סביבה מחוץ למובלעת), תוכל ליצור חריגה חדשה מיד לאחר ביצוע ההוראה להיכנס למובלעת (EENTER), שתחזיר את השליטה למערכת בשלב שבו תצורת המחסנית עבור המובלעת טרם הושלמה, שבה מספר זה מאחסן את מצב אוגרי ה-CPU.

לאחר מכן המערכת יכולה להחזיר את השליטה בחזרה למובלעת, אך מכיוון שהמחסנית לא הוגדרה בזמן ההפרעה, המובלעת תתבצע כשהמחסנית נמצאת בזיכרון המערכת, אשר ניתן להשתמש בה כדי להחיל תכנות מונחה חזרה (ROP ) טכניקות. תכנות מכוון). בעת שימוש בטכניקת ROP, התוקף אינו מנסה למקם את הקוד שלו בזיכרון, אלא פועל על פיסות הוראות המכונה שכבר זמינות בספריות הטעונות, ומסתיימות בהוראה להחזרת בקרה (ככלל, אלו הם הסיומים של הספרייה פונקציות). פעולת הניצול מסתכמת בבניית שרשרת קריאות לבלוקים דומים ("גאדג'טים") כדי להשיג את הפונקציונליות הרצויה.

מקור: OpenNet.ru