Enclave에서 중요한 데이터를 추출하거나 코드를 실행하기 위해 Intel SGX에 대한 공격

중국 인민해방군 국방과학기술대학, 싱가포르국립대학, 취리히연방연방공과대학 연구원들이 고립된 인텔 SGX(Software Guard eXtensions) 엔클레이브에 대한 새로운 공격 방법을 개발했다. 이 공격은 SmashEx라고 불렸으며 Intel SGX용 런타임 구성 요소가 작동하는 동안 예외를 처리하는 재진입 문제로 인해 발생했습니다. 제안된 공격 방법은 운영 체제에 대한 제어가 있는 경우 엔클레이브에 있는 기밀 데이터를 확인하거나 엔클레이브의 메모리에 자신의 코드를 복사하고 실행하는 것을 가능하게 합니다.

Intel SGX SDK(CVE-2021-0186) 및 Microsoft Open Enclave(CVE-2021-33767)를 기반으로 하는 런타임 엔클레이브용 익스플로잇 프로토타입이 준비되었습니다. 첫 번째 경우에는 HTTPS를 위해 웹 서버에서 사용되는 RSA 키를 추출하는 기능을 시연했으며, 두 번째 경우에는 enclave 내부에서 실행되는 cURL 유틸리티에서 획득한 콘텐츠를 확인할 수 있었습니다. 이 취약점은 Intel SGX SDK 2.13 및 Open Enclave 0.17.1 릴리스에서 프로그래밍 방식으로 이미 수정되었습니다. Intel SGX SDK 및 Microsoft Open Enclave 외에도 이 취약성은 Google Asylo SDK, EdgelessRT, Apache Teaclave, Rust SGX SDK, SGX-LKL, CoSMIX 및 Veracruz에도 나타납니다.

SGX(Software Guard Extensions) 기술은 0세대 Intel Core 프로세서(Skylake)에 등장했으며 사용자 수준 응용 프로그램이 폐쇄된 메모리 영역(엔클레이브에 의해서도 내용을 읽고 변경할 수 없는 엔클레이브)을 할당할 수 있도록 하는 일련의 지침을 제공합니다. ringXNUMX, SMM 및 VMM 모드에서 실행되는 커널 및 코드. 전통적인 점프 기능과 레지스터 및 스택을 사용한 조작을 사용하여 엔클레이브의 코드로 제어를 전송하는 것은 불가능합니다. 특별히 생성된 새 명령어 EENTER, EEXIT 및 ERESUME은 인증 검사를 수행하는 엔클레이브에 제어를 전송하는 데 사용됩니다. 이 경우 엔클레이브에 배치된 코드는 클래식 호출 메서드를 사용하여 엔클레이브 내부의 함수를 호출하고 외부 함수를 호출하는 특수 명령을 사용할 수 있습니다. Enclave 메모리 암호화는 DRAM 연결과 같은 하드웨어 공격으로부터 보호하는 데 사용됩니다.

문제는 SGX 기술을 통해 운영 체제가 하드웨어 예외를 발생시켜 enclave의 실행을 중단할 수 있으며 enclave는 이러한 예외를 원자적으로 처리하기 위한 프리미티브를 제대로 구현하지 못한다는 것입니다. 운영 체제 커널 및 일반 응용 프로그램과 달리 엔클레이브 내부의 코드는 비동기적으로 발생한 예외를 처리하는 동안 원자적 작업을 구성하기 위한 프리미티브에 액세스할 수 없습니다. 지정된 원자 프리미티브가 없으면 enclave는 임계 섹션이 enclave에서 실행 중이고 안전하지 않은 상태(예: CPU 레지스터가 저장/복원되지 않은 경우)인 경우에도 언제든지 중단되고 실행으로 반환될 수 있습니다. .

정상적인 작동을 위해 SGX 기술을 사용하면 구성 가능한 하드웨어 예외로 엔클레이브 실행을 중단할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 enclave 런타임에서 enclave 내 예외 처리 또는 신호 처리를 구현할 수 있지만 재진입 오류가 발생할 수도 있습니다. SmashEx 공격은 예외 처리기의 재호출 상황이 제대로 처리되지 않는 SDK의 결함을 악용한 것이다. 취약점을 악용하려면 공격자가 enclave의 실행을 중단할 수 있어야 합니다. 시스템 환경의 작동을 제어해야 합니다.

예외를 던진 후 공격자는 입력 매개변수 조작을 통해 실행 흐름을 가로챌 수 있는 작은 시간 창을 얻습니다. 특히 시스템(enclave 외부 환경)에 대한 액세스 권한이 있는 경우 enclave 진입 명령(EENTER)을 실행한 직후에 새로운 예외를 생성할 수 있으며, 이는 스택 구성이 완료되는 단계에서 시스템으로 제어를 반환합니다. enclave가 아직 완료되지 않은 경우 이 숫자는 CPU 레지스터의 상태를 저장합니다.

그런 다음 시스템은 엔클레이브에 다시 제어권을 반환할 수 있지만 엔클레이브 스택이 인터럽트 시점에 구성되지 않았기 때문에 엔클레이브는 ROP를 적용하는 데 사용할 수 있는 시스템 메모리에 있는 스택으로 실행됩니다. ) 기술 지향 프로그래밍). ROP 기술을 사용할 때 공격자는 자신의 코드를 메모리에 배치하려고 시도하지 않고 로드된 라이브러리에서 이미 사용 가능한 기계 명령어 조각에 대해 작동하여 제어 반환 명령어로 끝납니다(일반적으로 라이브러리의 끝 부분입니다). 기능). 익스플로잇의 작동은 원하는 기능을 얻기 위해 유사한 블록("가젯")에 대한 호출 체인을 구축하는 것입니다.

출처 : opennet.ru