LVI는 CPU의 추측 실행 메커니즘에 대한 새로운 유형의 공격입니다.

게시됨 새로운 유형의 공격에 대한 정보 LVI (부하값 주입, CVE-2020-0551) Intel SGX 엔클레이브 및 기타 프로세스에서 키와 비밀 데이터를 유출하는 데 사용할 수 있는 Intel CPU의 추측 실행 메커니즘에 대해 설명합니다.

새로운 유형의 공격은 공격에 사용된 것과 동일한 마이크로아키텍처 구조의 조작을 기반으로 합니다. MDS (마이크로아키텍처 데이터 샘플링), 스펙터와 멜트다운. 동시에 새로운 공격은 Meltdown, Spectre, MDS 및 기타 유사한 공격에 대한 기존 보호 방법으로 차단되지 않습니다. 효과적인 LVI 보호를 위해서는 CPU에 대한 하드웨어 변경이 필요합니다. 프로그래밍 방식으로 보호를 구성할 때 메모리에서 각 로드 작업 후에 컴파일러에 의해 LFENCE 명령을 추가하고 RET 명령을 POP, LFENCE 및 JMP로 대체하면 너무 많은 오버헤드가 기록됩니다. 연구원에 따르면 완전한 소프트웨어 보호는 2-19배의 성능.

문제를 차단하는 어려움 중 일부는 공격이 현재 실제적이기보다는 이론적이라는 사실로 인해 상쇄됩니다(공격은 이론적으로는 가능하지만 구현하기가 매우 어렵고 합성 테스트에서만 재현 가능).
인텔 충당 문제의 위험도는 보통 수준(5.6점 중 10점)이고 출시 SGX 환경에 대한 펌웨어 및 SDK를 업데이트하여 대안을 통해 공격을 차단하려고 시도했습니다. 제안된 공격 방법은 현재 Intel 프로세서에만 적용 가능하지만 Meltdown급 공격이 적용 가능한 다른 프로세서에 LVI를 적용할 가능성도 배제할 수 없습니다.

이 문제는 지난 9월 루벤대학교(University of Leuven)의 Jo Van Bulck 연구원에 의해 확인되었으며, 이후 다른 대학의 연구원 XNUMX명이 참여하여 XNUMX가지 기본 공격 방법이 개발되었으며, 각각은 보다 구체적인 공격 방법의 존재를 허용합니다. 옵션들. 독립적으로 올해 XNUMX월 Bitdefender의 연구원들은 또한 발견 LVI 공격 변종 중 하나를 인텔에 보고했습니다. 공격 변종은 기존에 사용되던 스토리지 버퍼(SB, Store Buffer), 필 버퍼(LFB, Line Fill Buffer), FPU 컨텍스트 전환 버퍼, 1단계 캐시(LXNUMXD) 등 다양한 마이크로 아키텍처 구조를 사용하는 것으로 구별됩니다. 등의 공격에 ZombieLoad, RIDL, 낙진, 게으른FP, 예고 и 붕괴.

메인 명예 MDS 공격에 대한 LVI는 MDS가 추측성 오류 처리 또는 로드 및 저장 작업 후에 캐시에 남아 있는 마이크로아키텍처 구조의 내용 결정을 조작하는 반면,
LVI 공격을 통해 공격자의 데이터를 마이크로아키텍처 구조에 삽입하여 피해자 코드의 후속 추측 실행에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 조작을 통해 공격자는 대상 CPU 코어에서 특정 코드를 실행할 때 다른 프로세스의 개인 데이터 구조 내용을 추출할 수 있습니다.

에 착취 문제 피해자 프로세스의 코드에서 만나야 한다 공격자가 제어하는 ​​값이 로드되고 이 값을 로드하면 예외(오류, 중단 또는 지원)가 발생하고 결과가 삭제되고 명령이 다시 실행되는 특수 코드 시퀀스(가젯)입니다. 예외가 처리되면 가젯에서 처리된 데이터가 유출되는 추측 창이 나타납니다. 특히, 프로세서는 추측 모드에서 코드 조각(가젯)을 실행하기 시작한 후 예측이 타당하지 않다고 판단하고 작업을 원래 상태로 롤백하지만 추측 실행 중에 처리된 데이터는 L1D 캐시에 저장됩니다. 및 마이크로아키텍처 버퍼는 타사 채널을 통해 잔여 데이터를 결정하는 알려진 방법을 사용하여 검색할 수 있습니다.

"지원" 예외는 "오류" 예외와 달리 소프트웨어 처리기를 호출하지 않고 프로세서에 의해 내부적으로 처리됩니다. 예를 들어, 메모리 페이지 테이블의 A(액세스됨) 또는 D(더티) 비트를 업데이트해야 할 때 지원이 발생할 수 있습니다. 다른 프로세스에 대한 공격을 수행할 때 가장 어려운 점은 피해자 프로세스를 조작하여 지원 발생을 시작하는 방법입니다. 현재 이를 수행할 수 있는 신뢰할 수 있는 방법은 없지만 미래에 발견될 가능성이 있습니다. 공격 수행 가능성은 지금까지 Intel SGX 엔클레이브에 대해서만 확인되었으며, 다른 시나리오는 이론적이거나 합성 조건에서 재현 가능합니다(코드에 특정 가젯을 추가해야 함).

가능한 공격 벡터:

• 커널 구조에서 사용자 수준 프로세스로 데이터가 누출됩니다. Spectre 1 공격에 대한 Linux 커널의 보호와 SMAP(감독자 모드 액세스 방지) 보호 메커니즘은 LVI 공격 가능성을 크게 줄입니다. 향후에 더 간단한 LVI 공격 방법이 확인되면 커널에 추가 보호 기능을 추가해야 할 수도 있습니다.
• 서로 다른 프로세스 간 데이터 유출. 공격을 위해서는 애플리케이션에 특정 코드 조각이 있어야 하고 대상 프로세스에서 예외를 발생시키는 방법을 정의해야 합니다.
• 호스트 환경에서 게스트 시스템으로 데이터 유출. 공격은 너무 복잡한 것으로 분류되어 구현하기 어려운 다양한 단계와 시스템 활동 예측이 필요합니다.
• 서로 다른 게스트 시스템의 프로세스 간 데이터 유출. 공격 벡터는 서로 다른 프로세스 간의 데이터 유출을 구성하는 것과 비슷하지만 게스트 시스템 간의 격리를 우회하려면 복잡한 조작이 추가로 필요합니다.

연구원이 출판함 여러 프로토 타입 공격 수행 원리를 시연했지만 실제 공격을 수행하는 데는 아직 적합하지 않습니다. 첫 번째 예를 사용하면 반환 지향 프로그래밍과 유사하게 피해자 프로세스에서 추측성 코드 실행을 리디렉션할 수 있습니다(ROP,반환 지향 프로그래밍). 이 예에서 피해자는 필요한 가젯을 포함하는 특별히 준비된 프로세스입니다(실제 타사 프로세스에 공격을 적용하는 것은 어렵습니다). 두 번째 예를 사용하면 Intel SGX 엔클레이브 내부에서 AES 암호화 중에 계산에 참여하고 암호화에 사용된 키 값을 복원하기 위한 명령을 추측적으로 실행하는 동안 데이터 유출을 구성할 수 있습니다.

출처 : opennet.ru