סוג חדש של פגיעויות במעבדי אינטל הוצג

אינטל опубликовала מידע על חדש מחלקת פגיעות במעבדים שלהם - MDS (דגימת נתונים מיקרו-ארכיטקטונית). כמו התקפות קודמות של Spectre, בעיות חדשות יכולות להוביל לדליפה של נתונים פרטיים ממערכת ההפעלה, מכונות וירטואליות ותהליכים אחרים. נטען כי הבעיות זוהו לראשונה על ידי עובדי אינטל ושותפים במהלך ביקורת פנימית, ולאחר מכן סיפקו חוקרים בלתי תלויים מידע על בעיות דומות לאינטל. מעבדי AMD ו-ARM אינם מושפעים מהבעיה.

מבוסס על בעיות שזוהו על ידי חוקרים מהאוניברסיטה הטכנית של גראץ (אוסטריה) מפותח כמה התקפות מעשיות של ערוץ צד:

• זומבי (PDF) - מאפשר לחלץ מידע סודי מתהליכים אחרים, מערכת ההפעלה, מכונות וירטואליות ומובלעות מוגנות (TEE, Trusted Execution Environment). לדוגמה, הוכחה היכולת לקבוע את ההיסטוריה של פתיחת דפים בדפדפן Tor הפועלת במכונה וירטואלית אחרת, כמו גם קביעת מפתחות הגישה והסיסמאות המשמשים באפליקציות;
  
  

• RIDL (PDF) - מאפשר דליפת מידע בין אזורים מבודדים שונים במעבדי אינטל, כגון מאגרי מילוי, מאגרי אחסון ויציאות עומס. דוגמאות להתקפות מוצגות כדי לארגן דליפות מתהליכים אחרים, מערכת ההפעלה, מכונות וירטואליות ומובלעות מוגנות. לדוגמה, הוא מראה כיצד לגלות את תוכן ה-hash של סיסמת השורש מ-/etc/shadow במהלך ניסיונות אימות תקופתיים (ההתקפה ארכה 24 שעות);

  בנוסף, דוגמה להתקפה באמצעות JavaScript ו-WebAssembly מוצגת בעת פתיחת דף זדוני במנוע SpiderMonkey (בדפדפנים מודרניים מלאים, התקפה כזו אינה סבירה בשל דיוק טיימר מוגבל ואמצעים להגנה מפני Spectre);

• Fallout (PDF) - מאפשר לקרוא נתונים שנכתבו לאחרונה על ידי מערכת ההפעלה ולקבוע את פריסת זיכרון מערכת ההפעלה כדי לפשט התקפות אחרות;
• העברת חנות לדליפה - מנצל אופטימיזציות של CPU לעבודה עם מאגר האחסון וניתן להשתמש בו כדי לעקוף את מנגנון האקראיות של מרחב כתובת הליבה (KASLR), כדי לנטר את מצב מערכת ההפעלה, או עבור ארגון דליפות בשילוב עם גאדג'טים המבוססים על שיטות ספקטר.

גילה פגיעות:

• CVE-2018-12126 – MSBDS (דגימת נתונים של מאגר מאחסן מיקרו-ארכיטקטוני), שחזור תוכן מאגר אחסון. משמש בהתקפת Fallout. דרגת הסכנה נקבעת ל-6.5 נקודות (CVSS);
• CVE-2018-12127 - MLPDS (דגימת נתוני טעינה מיקרו-ארכיטקטונית), שחזור תוכן יציאת הטעינה. משמש בהתקפת RIDL. CVSS 6.5;
• CVE-2018-12130 - MFBDS (דגימת נתונים של מילוי מאגר מיקרו-ארכיטקטוני), שחזור תוכן מאגר מילוי. משמש בהתקפות ZombieLoad ו-RIDL. CVSS 6.5;
• CVE-2019-11091 - MDSUM (מיקרו-ארכיטקטוני נתונים דגימת זיכרון לא ניתן למטמון), שחזור של תוכן זיכרון בלתי ניתן לאחסון. משמש בהתקפת RIDL. CVSS 3.8.

לב זיהו בעיות ביכולת ליישם שיטות ניתוח של ערוץ צד על נתונים במבנים מיקרו-ארכיטקטוניים שלאפליקציות אין גישה ישירה אליהם. אנחנו מדברים על מבנים ברמה נמוכה כמו מאגרי מילוי (Line Fill Buffer), מאגרי אחסון (Store Buffer) ויציאות עומס (Load Port), שהם אבני בניין קטנות יותר מהמטמון ברמה הראשונה (L1D), מטמון טעינת נתונים ( RDCL ) או L1TF (L1 Terminal Fault), ובהתאם לכך כוללים פחות מידע ומתעדכנים באופן אינטנסיבי יותר.

התקפות ערוץ צדדי על מבנים מיקרו-ארכיטקטוניים קשים הרבה יותר לביצוע בהשוואה לשיטות לשחזור תוכן מטמון ודורשות מעקב וניתוח כמויות משמעותיות של נתונים כדי לקבוע את הקשר שלהן עם כתובות מסוימות בזיכרון (בעצם, תוקף לא יכול ליירט נתונים מסוימים בכוונה , אך עשוי להגיע לזמן לצבור דליפות וליישם שיטות סטטיסטיות כדי לשחזר סוגים מסוימים של נתונים). בנוסף, ההתקפה משפיעה רק על נתונים על אותה ליבת CPU פיזית כמו הקוד של התוקף.

השיטות המוצעות לקביעת התוכן של מבנים מיקרו-אדריכליים מבוססות על העובדה שהמבנים הללו משמשים במהלך טיפול ספקולטיבי בחריגים (תקלות) או פעולות עומס ואחסון.
במהלך ביצוע ספקולטיבי, התוכן של מבנים פנימיים מנותב לרישומים או מטמונים לעיבוד. פעולות ספקולטיביות אינן מסתיימות והתוצאה נמחקת, אך ניתן לקבוע את התוכן המופנה באמצעות טכניקות ניתוח מטמון של ערוץ צדדי.

יציאות עומס משמשות את המעבד כדי לקבל נתונים מהזיכרון או מתת-מערכת ה-I/O ולספק את המידע שהתקבל לאוגרי ה-CPU. עקב תכונת ההטמעה, נתונים מפעולות הורדה ישנות נשארים בפורטים עד שיודפסו על ידי נתונים חדשים, מה שמאפשר לקבוע בעקיפין את מצב הנתונים ביציאת ההורדה על ידי מניפולציה של חריגים (תקלות) ו-SSE/AVX/ הוראות AVX-512 הטוענות יותר מ-64 סיביות נתונים. בתנאים כאלה, פעולות עומס חושפות באופן ספקולטיבי ערכי נתונים מיושנים ממבנים פנימיים לפעולות תלויות. באופן דומה, דליפה מאורגנת דרך מאגר האחסון, המשמש להאצת הכתיבה למטמון המעבד וכולל טבלת כתובות, ערכים ודגלים, וכן דרך מאגר המילוי, המכיל נתונים עדיין לא נמצא במטמון L1 (מטמון-פספוס), לעת עתה נטען ממטמונים של רמות אחרות.

בעיה משפיע דגמי מעבדי אינטל שיוצרו מאז 2011 (החל מהדור ה-6). במקרה זה, פגיעויות חומרה חסומות החל מדגמים מסוימים של הדור ה-8 וה-9 של Intel Core ודור 2 של Intel Xeon Scalable (תוכל לבדוק באמצעות סיביות ARCH_CAP_MDS_NO ב-IA32_ARCH_CAPABILITIES MSR). גם פגיעות כבר חוסלו ברמת הקושחה, המיקרוקוד ומערכות ההפעלה. אינטל מעריכה אובדן ביצועים לאחר הפעלת התיקון עבור רוב המשתמשים לא עולה על 3%. כאשר טכנולוגיית Hyper-Threading מושבתת, ירידה בביצועים יכולה להגיע עד 9% במבחן SPECint_rate_base, עד 11% בחישובים שלמים פעילים ועד 19% בעת הפעלת יישומי Java בצד השרת (כאשר HT מופעל, יש כמעט ללא ירידה בביצועים). לתיקונים יש השפעה מועטה על ביצועי I/O.

ליבת לינוקס מגינה מפני MDS הוסיף בזו של היום עדכונים 5.1.2, 5.0.16,
4.19.43, 4.14.119 ו-4.9.176. שיטת הגנה בתהליך בנייה על ניקוי התוכן של מאגרים מיקרו-ארכיטקטוניים בזמן החזרה מהקרנל למרחב המשתמש או בעת העברת השליטה למערכת האורחת, שעבורה משמשת הוראת VERW. כדי שההגנה תעבוד, היא דורשת תמיכה במצב MD_CLEAR, מיושם בעדכון המיקרוקוד האחרון. להגנה מלאה, מומלץ גם להשבית את Hyper Threading. לבדיקת חשיפת המערכת לפגיעויות בליבת לינוקס הוסיף מטפל "/sys/devices/system/cpu/vulnerabilities/mds". כדי לשלוט בהכללה של מצבי חסימת פגיעות שונים, הפרמטר "mds=" נוסף לקרנל, שיכול לקחת את הערכים "full", "full,nosmt" (השבתת Hyper-Threads), "vmwerv" ו "כבוי".

עדכוני חבילות כבר שוחררו עבור רהל и אובונטו, אך נשאר לא זמין לעת עתה דביאן, פדורה и SUSE.
תיקון לחסימת דליפות נתונים ממכונות וירטואליות גם כן נוצר עבור היפרוויזר Xen. כדי להגן על מערכות וירטואליזציה המנפקות את הפקודה L1D_FLUSH לפני העברת השליטה למחשב וירטואלי אחר, וכדי להגן על מובלעות Intel SGX, מספיק עדכון מיקרוקוד.

מקור: OpenNet.ru