LVI הוא סוג חדש של התקפות על מנגנון הביצוע הספקולטיבי במעבד

יצא לאור מידע על סוג חדש של התקפות LVI (הזרקת ערך עומס, CVE-2020-0551) על מנגנון הביצוע הספקולטיבי במעבדי אינטל, אשר ניתן להשתמש בו כדי להדליף מפתחות ונתונים סודיים ממובלעות אינטל SGX ותהליכים אחרים.

סוג חדש של התקפות מבוסס על מניפולציה של אותם מבנים מיקרו-אדריכליים המשמשים בהתקפות MDS (דגימת נתונים מיקרו-ארכיטקטונית), ספקטר ומטדאון. יחד עם זאת, התקפות חדשות אינן נחסמות על ידי שיטות הגנה קיימות מפני מתקפות Meltdown, Spectre, MDS ועוד. הגנת LVI יעילה דורשת שינויי חומרה במעבד. בעת ארגון הגנה באופן תכנותי, על ידי הוספת הוראת LFENCE על ידי המהדר לאחר כל פעולת טעינה מהזיכרון והחלפת הוראת RET ב-POP, LFENCE ו-JMP, נרשמת יותר מדי תקורה - לדברי החוקרים, הגנת תוכנה מלאה תוביל לירידה ב- ביצועים של 2-19 פעמים.

חלק מהקושי בחסימת הבעיה מתקזז מהעובדה שההתקפה כיום היא יותר תיאורטית מאשר מעשית (ההתקפה אפשרית תיאורטית, אך קשה מאוד ליישום וניתנת לשחזור רק בבדיקות סינתטיות).
אינטל ניכס לבעיה יש רמת סכנה בינונית (5.6 מתוך 10) ו שוחרר עדכון הקושחה וה-SDK עבור סביבת SGX, שבה ניסתה לחסום את המתקפה באמצעות פתרון עוקף. שיטות ההתקפה המוצעות חלות כיום רק על מעבדי אינטל, אך לא ניתן לשלול אפשרות של התאמת LVI למעבדים אחרים שעליהם חלות התקפות מדרגת Meltdown.

הבעיה זוהתה באפריל האחרון על ידי החוקר ג'ו ואן בולק מאוניברסיטת לובן, ולאחר מכן, בהשתתפות 9 חוקרים מאוניברסיטאות אחרות, פותחו חמש שיטות תקיפה בסיסיות, שכל אחת מהן מאפשרת קיום ספציפי יותר. אפשרויות. באופן עצמאי, בפברואר השנה, גם חוקרים מ-Bitdefender גילו אחת מגרסאות ההתקפה של LVI ודיווחה על כך לאינטל. גרסאות התקיפה נבדלות על ידי שימוש במבנים מיקרו-ארכיטקטוניים שונים, כגון מאגר האחסון (SB, Store Buffer), מאגר מילוי (LFB, Line Fill Buffer), מאגר מתג ההקשר של FPU ומטמון ברמה ראשונה (L1D), בשימוש בעבר בהתקפות כגון זומבי, RIDL, Fallout, LazyFP, לְבַשֵׂר и המשבר.

הראשי כיבודים ה-LVI נגד התקפות MDS הוא ש-MDS מפעיל מניפולציות על קביעת התוכן של מבנים מיקרו-ארכיטקטוניים שנותרו במטמון לאחר טיפול בתקלות ספקולטיביות או פעולות טעינה ואחסון, בעוד
התקפות LVI מאפשרות להכניס את הנתונים של התוקף למבנים מיקרו-ארכיטקטוניים כדי להשפיע על ביצוע ספקולטיבי שלאחר מכן של הקוד של הקורבן. באמצעות מניפולציות אלה, תוקף יכול לחלץ את התוכן של מבני נתונים פרטיים בתהליכים אחרים בעת ביצוע קוד מסוים בליבת ה-CPU של היעד.

עבור בעיית ניצול בקוד של תהליך הקורבן צריך להיפגש רצפים מיוחדים של קוד (גאדג'טים) שבהם נטען ערך נשלט על ידי תוקף, וטעינת ערך זה גורמת לזריקת חריגים (תקלה, ביטול או סיוע), ביטול התוצאה וביצוע מחדש של ההוראה. כאשר מעובד חריגה, מופיע חלון ספקולטיבי שבמהלכו דולפים הנתונים המעובדים בגאדג'ט. בפרט, המעבד מתחיל לבצע פיסת קוד (גאדג'ט) במצב ספקולטיבי, ואז קובע שהתחזית לא הייתה מוצדקת ומחזיר את הפעולות למצבן המקורי, אך הנתונים המעובדים במהלך ביצוע ספקולטיביים מופקדים במטמון L1D ומאגרים מיקרו-ארכיטקטוניים וזמינים לשליפה מהם באמצעות שיטות ידועות לקביעת נתונים שיוריים דרך ערוצי צד שלישי.

חריג ה"סיוע", בניגוד לחריג ה"תקלה", מטופל באופן פנימי על ידי המעבד מבלי להתקשר למטפלי תוכנה. סיוע יכול להתרחש, למשל, כאשר יש לעדכן את ה-A (גישה) או D (Dirty) בטבלת דפי הזיכרון. הקושי העיקרי בביצוע התקפה על תהליכים אחרים הוא כיצד ליזום את התרחשות הסיוע על ידי מניפולציה של תהליך הקורבן. אין כרגע דרכים מהימנות לעשות זאת, אך יתכן שהן יימצאו בעתיד. האפשרות לבצע תקיפה אושרה עד כה רק עבור מובלעות Intel SGX, תרחישים אחרים הם תיאורטיים או ניתנים לשחזור בתנאים סינתטיים (דורש הוספת גאדג'טים מסוימים לקוד)

וקטורי תקיפה אפשריים:

• דליפת נתונים ממבני ליבה לתהליך ברמת המשתמש. ההגנה של ליבת לינוקס מפני התקפות Spectre 1, כמו גם מנגנון ההגנה של SMAP (Supervisor Mode Access Prevention), מפחיתים משמעותית את הסבירות להתקפת LVI. הוספת הגנה נוספת לקרנל עשויה להיות נחוצה אם שיטות התקפת LVI פשוטות יותר יזוהו בעתיד.
• דליפת נתונים בין תהליכים שונים. ההתקפה דורשת נוכחות של פיסות קוד מסוימות באפליקציה והגדרת שיטה לזריקת חריגה בתהליך המטרה.
• דליפת נתונים מהסביבה המארחת למערכת האורחת. המתקפה מסווגת כמורכבת מדי, הדורשת שלבים קשים ליישום וחיזוי פעילות במערכת.
• דליפת נתונים בין תהליכים במערכות אורחות שונות. וקטור ההתקפה קרוב לארגון דליפת נתונים בין תהליכים שונים, אך בנוסף דורש מניפולציות מורכבות כדי לעקוף בידוד בין מערכות אורחות.

פורסם על ידי חוקרים כמה אבות טיפוס עם הדגמה של עקרונות ביצוע פיגוע, אך הם עדיין אינם מתאימים לביצוע פיגועים של ממש. הדוגמה הראשונה מאפשרת לך לנתב מחדש ביצוע קוד ספקולטיבי בתהליך הקורבן, בדומה לתכנות מכוון החזרה (R.O.P.,תכנות מכוון החזרה). בדוגמה זו, הקורבן הוא תהליך שהוכן במיוחד המכיל את הגאדג'טים הדרושים (קשה להחיל התקפה על תהליכים אמיתיים של צד שלישי). הדוגמה השנייה מאפשרת לנו להכניס את עצמנו לחישובים במהלך הצפנת AES בתוך מובלעת Intel SGX ולארגן דליפת נתונים במהלך ביצוע ספקולטיבי של הוראות לשחזור הערך של המפתח המשמש להצפנה.

מקור: OpenNet.ru