Како што знаете, кодот извршен во енклавата е сериозно ограничен во неговата функционалност. Не може да остварува системски повици. Не може да врши I/O операции. Не ја знае основната адреса на кодниот сегмент на апликацијата домаќин. Не може да jmp или да го повика кодот на апликацијата на домаќинот. Нема идеја за структурата на просторот за адреси што управува со апликацијата домаќин (на пример, кои страници се мапирани или какви податоци се наоѓаат на тие страници). Не може да бара од оперативниот систем да мапира дел од меморијата на апликацијата домаќин на него (на пример, преку /proc/pid/maps). Наивните обиди за слепо читање на произволен мемориски регион на апликацијата домаќин, а да не зборуваме за обиди за пишување, порано или подоцна (најверојатно првиот) ќе доведат до принудно прекинување на енклавната програма. Ова се случува секогаш кога регионот на виртуелен адресен простор побаран од енклавата е недостапен за апликацијата домаќин.

Со оглед на таквата сурова реалност, дали писателот на вируси ќе може да користи SGX енклави за да ги постигне своите злонамерни цели?

– Хак за испитување на адреси за да се види дали може да се прочитаат
– Пробијте ги адресите за запишување
– Хак за пренасочување на протокот на контрола
– Што му даваат на негативецот трите хакови наведени погоре?
– Како негативецот ги користи овие хакови за да создаде ранзомвари

Врз основа на сето горенаведено, општо е прифатено дека енклавата е способна да ја опслужува само апликацијата домаќин и дека енклавата не може да спроведе сопствена иницијатива, вклучувајќи ги и злонамерните. Ова значи дека енклавите немаат практична вредност за пишувачите на вируси. Оваа избрзана претпоставка е една од причините зошто заштитата на SGX е асиметрична: кодот на апликацијата домаќин не може да пристапи до енклавната меморија, додека енклавниот код може да чита и запишува на која било адреса на меморијата на апликацијата домаќин.

Затоа, ако злонамерниот енклавен код можеше да прави произволни системски повици во име на апликацијата домаќин, да изврши произволен код во нејзино име, да ја скенира меморијата на апликацијата домаќин и да најде злоупотребливи ROP синџири во неа, може да преземе целосна контрола врз апликацијата домаќин, во Стелт режим. Не само што може да украде и шифрира кориснички датотеки, туку и да дејствува во име на корисникот. На пример, праќајте фишинг-пораки во негово име или изведувајте DoS напади. Без страв дури и од најсовремените заштитни механизми, како што се канаринци и хигиена.

Ќе ви покажеме неколку хакови што напаѓачите ги користат за да ги надминат ограничувањата опишани погоре за да ги искористат предностите на SGX за свои малициозни цели: напади со ROP. Или да се изврши произволен код преправен како процес на апликација на домаќинот (слично на шупливиот процес, кој често се користи од малициозен софтвер), или за прикривање на готов малициозен софтвер (за да се спаси неговиот малициозен софтвер од прогон од антивируси и други одбранбени механизми).

Хак за љубопитство на адреси за да се види дали може да се прочитаат

Бидејќи енклавата не знае кои опсези од виртуелниот адресен простор се достапни за апликацијата домаќин, и бидејќи енклавата е принудена да прекине кога се обидува да прочита недостапна адреса, напаѓачот се соочува со задача да најде начин за грешка. толерантно скенирајте го адресниот простор. Најдете начин да мапирате достапни виртуелни адреси. Негативецот го решава овој проблем со злоупотреба на TSX технологијата на Intel. Користи еден од несаканите ефекти на TSX: ако функцијата за пристап до меморијата е ставена во трансакција TSX, тогаш исклучоците што произлегуваат од пристап до неважечки адреси се потиснати од TSX без да стигнат до оперативниот систем. Ако се направи обид за пристап до неважечка мемориска адреса, само тековната трансакција се прекинува, а не целата енклавна програма. Тоа. TSX дозволува енклавата безбедно да пристапи до која било адреса од трансакцијата - без ризик од колапс.

Ако наведената адреса е достапна домаќин апликација, трансакцијата TSX најчесто е успешна. Во ретки случаи, може да не успее поради надворешни влијанија како што се прекини (како што се прекини на распоредувачот), исфрлање на кешот или истовремена модификација на локација на меморијата со повеќе процеси. Во овие ретки случаи, TSX враќа код за грешка што покажува дека дефектот е привремен. Во овие случаи, само треба да ја рестартирате трансакцијата.

Ако наведената адреса е недостапна апликацијата домаќин, TSX го потиснува исклучокот што се случил (ОС не е известен) и ја прекинува трансакцијата. Код за грешка се враќа во енклавниот код за да може да реагира на фактот дека трансакцијата е откажана. Овие шифри за грешка покажуваат дека адресата за која станува збор не е достапна за апликацијата домаќин.

Оваа манипулација со TSX од внатрешноста на енклавата има убава карактеристика за негативецот: бидејќи повеќето бројачи за перформанси на хардверот не се ажурираат во моментот кога се извршува кодот на енклавата, невозможно е да се следат трансакциите на TSX извршени внатре во енклавата. Така, злонамерната манипулација со TSX останува целосно невидлива за оперативниот систем.

Дополнително, бидејќи горенаведеното хакирање не се потпира на никакви системски повици, тој не може ниту да се открие ниту да се спречи со едноставно блокирање на системските повици; што обично дава позитивен резултат во борбата против ловот на јајца.

Негативецот го користи хакирањето опишано погоре за да го пребарува кодот на апликацијата домаќин за гаџети погодни за формирање на синџир ROP. Во исто време, тој нема потреба да ја испитува секоја адреса. Доволно е да се испита една адреса од секоја страница на виртуелниот адресен простор. Испитувањето на сите 16 гигабајти меморија трае околу 45 минути (на Intel i7-6700K). Како резултат на тоа, негативецот добива список на извршни страници кои се погодни за конструирање на синџир ROP.

Хак за сондирање на адреси за запишување

За да изврши енклавна верзија на напад ROP, напаѓачот треба да може да бара запишувачки неискористени мемориски области на апликацијата домаќин. Напаѓачот ги користи овие мемориски локации за да инјектира лажна рамка на стек и да инјектира носивост (код на школка). Заклучокот е дека злонамерната енклава не може да бара од апликацијата домаќин да доделува меморија за себе, но наместо тоа може да ја злоупотреби меморијата веќе доделена од апликацијата домаќин. Ако, се разбира, успее да најде такви области без да ја сруши енклавата.

Негативецот ја врши оваа потрага искористувајќи уште еден несакан ефект на TSX. Прво, како и во претходниот случај, ја испитува адресата за нејзиното постоење, а потоа проверува дали страницата што одговара на оваа адреса може да се запише. За да го направите ова, негативецот го користи следново хакирање: тој поставува функција за запишување во трансакцијата TSX и откако таа ќе заврши, но пред да заврши, тој насилно ја прекинува трансакцијата (експлицитен прекин).

Гледајќи го повратниот код од трансакцијата TSX, напаѓачот разбира дали може да се запише. Ако се работи за „експлицитен абортус“, негативецот разбира дека снимката би била успешна доколку тој ја следел. Ако страницата е само за читање, тогаш трансакцијата завршува со грешка различна од „експлицитен прекин“.

Оваа манипулација со TSX има уште една карактеристика што е добра за негативецот (покрај неможноста за следење преку бројачите за перформанси на хардверот): бидејќи сите команди за пишување во меморијата се извршуваат само ако трансакцијата е успешна, принудувајќи ја трансакцијата да се заврши, осигурува дека испитуваната меморија клетката останува непроменета.

Хак за пренасочување на протокот на контрола

При извршување на напад на ROP од енклава - за разлика од традиционалните ROP напади - напаѓачот може да добие контрола над регистарот RIP без да искористува какви било грешки во нападната програма (прелевање на баферот или слично). Напаѓачот може директно да ја презапише вредноста на RIP регистарот зачуван на стекот. Конкретно, тој може да ја замени вредноста на овој регистар со сопствен ROP синџир.

Меѓутоа, ако ланецот ROP е долг, тогаш препишувањето на голем дел од магацинот на апликацијата домаќин може да доведе до оштетување на податоците и неочекувано однесување на програмата. Негативецот, кој сака да го изврши својот напад тајно, не е задоволен од ваквата состојба. Затоа, тој создава лажна привремена рамка на стек за себе и го складира својот синџир ROP во него. Рамката од лажниот оџак е поставена во случајна локација на меморија што може да се запише, оставајќи го вистинскиот оџак недопрен.

Што му даваат на негативецот трите хакови наведени погоре?

(1) Прво, преку злонамерната енклава пробие за испитување на адреси за да се види дали може да се прочитаат, – ја пребарува апликацијата домаќин за злоупотребливи гаџети ROP.

(2) Потоа од страна хакерство за испитување на адреси за запишување, – злонамерната енклава ги идентификува областите во меморијата на апликацијата домаќин што се погодни за инјектирање товар.

(3) Следно, енклавата создава ROP синџир од гаџетите откриени во чекор (1) и го вбризгува овој синџир во купот на апликации за домаќини.

(4) Конечно, кога апликацијата-домаќин ќе се сретне со синџирот ROP создаден во претходниот чекор, злонамерниот товар започнува да се извршува - со привилегии на апликацијата домаќин и можност за остварување системски повици.

Како еден негативец ги користи овие хакови за да создаде ранзовари

Откако апликацијата домаќин ќе ја префрли контролата на енклавата преку еден од ECALL-овите (без да се сомнева дека оваа енклава е злонамерна), злонамерната енклава бара слободен простор во меморијата на апликацијата домаќин за инјектирање код (земајќи ги како слободни простори тие секвенци од ќелии што е исполнето со нули). Потоа преку пробие за испитување на адреси за да се види дали може да се прочитаат, – енклавата бара извршни страници во апликацијата домаќин и генерира ROP синџир што создава нова датотека со име „RANSOM“ во тековниот директориум (во вистински напад, енклавата ги шифрира постоечките кориснички датотеки) и прикажува порака за откуп. Во исто време, апликацијата домаќин наивно верува дека енклавата едноставно додава два броја. Како изгледа ова во кодот?

За полесно перцепција, ајде да воведеме неколку мнемоники преку дефинициите:

Ги зачувуваме оригиналните вредности на регистрите RSP и RBP за да ја вратиме нормалната работа на апликацијата домаќин по извршувањето на товарот:

Бараме соодветна рамка за стек (видете го кодот од делот „хак за пренасочување на контролниот тек“).

Наоѓање соодветни гаџети за ROP:

Наоѓање место за инјектирање на товарот:

Ние градиме синџир ROP:

Ова е начинот на кој SGX технологијата на Intel, дизајнирана да се спротивстави на злонамерните програми, се искористува од негативци за да се постигнат спротивни цели.

Извор: www.habr.com