AMD, AMD Zen 3 CPU가 Spectre-STL 공격에 노출될 가능성 확인

AMD는 Zen 3 시리즈 프로세서에 구현된 PSF(Predictive Store Forwarding) 최적화 기술의 보안성을 분석한 보고서를 발표했습니다. 이 연구는 4년 2018월 발견된 Spectre-STL(Spectre-vXNUMX) 공격 기법이 PSF 기술에 적용 가능함을 이론적으로 확인했지만, 실제로 공격으로 이어질 수 있는 코드 패턴은 아직 발견되지 않았으며, 전반적인 위험은 미미한 것으로 평가됩니다.

Spectre-v4(추측 저장 우회) 공격은 간접 주소 지정을 사용하여 쓰기 및 읽기 작업을 번갈아 수행할 때, 추측 실행 결과를 삭제한 후 프로세서 캐시에 저장된 데이터를 복원하는 방식을 기반으로 합니다. 쓰기 작업 다음에 읽기 작업이 이어지는 경우(예: mov [rbx + rcx], 0x0; mov rax, [rdx + rsi]), 유사한 작업이 이미 실행되었기 때문에 읽기 작업 주소의 오프셋이 이미 알려져 있을 수 있습니다(읽기 작업은 훨씬 더 자주 수행되고 읽기는 캐시에서 수행될 수 있음). 프로세서는 쓰기 작업의 간접 주소 지정 오프셋이 계산될 때까지 기다리지 않고 쓰기 작업 전에 추측적으로 읽기 작업을 수행할 수 있습니다.

이 기능을 사용하면 저장 작업이 보류 중인 동안에도 읽기 명령이 특정 주소의 이전 값에 액세스할 수 있습니다. 예측이 실패하면 실패한 추측 연산은 삭제되지만 실행 흔적은 프로세서 캐시에 남아 캐시된 데이터와 캐시되지 않은 데이터에 대한 액세스 시간 변경을 분석하여 캐시 내용을 확인하는 방법 중 하나를 통해 추출할 수 있습니다.

AMD Zen 3 프로세서에 추가된 PSF 기술은 STLF(Store-To-Load-Forwarding) 방식을 최적화합니다. 이 방식은 읽기 작업과 쓰기 작업 간의 관계를 예측하여 읽기 작업을 추측적으로 수행합니다. 기존 STLF 방식에서는 프로세서가 이전 "store" 명령에서 직접 전달된 데이터를 사용하여 "load" 작업을 수행합니다. 이때 결과가 실제로 메모리에 기록될 때까지 기다리지 않고 "load" 및 "store" 명령에 사용된 주소가 일치하는지 확인합니다. PSF 최적화는 주소 검사를 추측적으로 수행하고, 동일한 주소를 조작하는 store/load 쌍이 이전에 수행된 경우 주소 정보를 계산하기 전에 "load" 작업을 수행합니다. 예측이 정확하지 않으면 상태는 롤백되지만 데이터는 캐시에 유지됩니다.

PSF에 대한 공격은 단일 권한 레벨 내에서만 가능하며, 현재 프로세스 컨텍스트에만 적용되고 주소 공간 격리 방식이나 하드웨어 샌드박싱 메커니즘에 의해 차단됩니다. 그러나 프로세스의 소프트웨어 샌드박싱 방식은 잠재적으로 영향을 받을 수 있습니다. 이 공격은 브라우저, 코드 실행을 위한 가상 머신, 그리고 단일 프로세스 내에서 타사 코드를 실행하는 JIT와 같은 시스템에 위험을 초래합니다. (공격으로 인해 신뢰할 수 없는 샌드박싱 코드가 다른 프로세스 데이터에 접근할 수 있습니다.)

AMD는 PSF를 완전히 또는 선택적으로 비활성화하는 여러 가지 방법을 제공했지만, 대부분의 애플리케이션에서 위험도가 낮다는 점을 고려하여 기본적으로 이 최적화를 비활성화하지 않는 것을 권장했습니다. 신뢰할 수 없는 코드 실행으로부터 격리된 프로세스를 선택적으로 보호하기 위해 개별 스레드를 포함하여 "SSBD" 및 "PSFD" MSR 비트를 설정하여 PSF를 비활성화하는 방안이 제안되었습니다. 커널의 경우, Linux PSF 활성화 및 비활성화를 제어하는 ​​명령줄 옵션 "psfd" 및 "nopsfd"를 구현하는 패치가 준비되었습니다.

출처 : opennet.ru