Нападнете го Intel SGX за да извлечете чувствителни податоци или да извршите код во енклавата

Истражувачите од Универзитетот за наука и технологија за одбрана на Народната ослободителна армија, Националниот универзитет во Сингапур и ЕТХ Цирих развија нов метод за напад на изолирани енклави Intel SGX (Software Guard eXtensions). Нападот се нарекува SmashEx и е предизвикан од проблеми со повторното влегување при справување со ситуации со исклучок за време на работата на компонентите за извршување за Intel SGX. Предложениот метод за напад овозможува, доколку имате контрола врз оперативниот систем, да ги одредите доверливите податоци лоцирани во енклавата или да го организирате копирањето на вашиот код во меморијата на енклавата и неговото извршување.

Подготвени се прототипи за експлоатација за енклави со време на работа базирани на Intel SGX SDK (CVE-2021-0186) и Microsoft Open Enclave (CVE-2021-33767). Во првиот случај, беше демонстрирана способноста да се извлече клуч RSA што се користи на веб-сервер за HTTPS, а во вториот, беше можно да се одреди содржината добиена од алатката cURL што работи внатре во енклавата. Ранливоста веќе е програмски адресирана во изданијата на Intel SGX SDK 2.13 и Open Enclave 0.17.1. Покрај Intel SGX SDK и Microsoft Open Enclave, ранливоста се појавува и во Google Asylo SDK, EdgelessRT, Apache Teaclave, Rust SGX SDK, SGX-LKL, CoSMIX и Veracruz.

Да потсетиме дека технологијата SGX (Software Guard Extensions) се појави во шестата генерација Intel Core процесори (Skylake) и нуди низа инструкции кои им овозможуваат на апликациите на ниво на корисник да доделат затворени мемориски области - енклави, чија содржина не може да се чита и модифициран дури и од кернелот и кодот извршен во режимите ring0, SMM и VMM. Невозможно е да се пренесе контролата на кодот во енклавата користејќи традиционални функции за скокање и манипулации со регистрите и стекот - специјално креираните нови инструкции EENTER, EEXIT и ERESUME се користат за пренос на контролата во енклавата, која врши проверки на авторитет. Во овој случај, кодот сместен во енклавата може да користи класични методи за повикување за пристап до функциите внатре во енклавата и специјални инструкции за повикување надворешни функции. Енклавната меморија се користи за заштита од хардверски напади како поврзување со DRAM-модул.

Проблемот е што технологијата SGX му дозволува на оперативниот систем да ја прекине енклавата со фрлање хардверски исклучок, а енклавите не ги имплементираат правилно примитивите за атомско справување со таквите исклучоци. За разлика од кернелот на оперативниот систем и редовните апликации, кодот во енклавите нема пристап до примитивите за организирање атомски дејства при ракување со асинхрони исклучоци. Без наведените атомски примитиви, енклавата може да се прекине во секое време и да се врати на извршување, дури и во моменти кога енклавата извршува критични делови и е во небезбедна состојба (на пример, кога регистрите на процесорот не се зачувани/обновени).

За нормално функционирање, технологијата SGX дозволува извршувањето на енклавата да биде прекинато со конфигурабилни хардверски исклучоци. Оваа функција им овозможува на опкружувањата за време на траење на енклавата да имплементираат ракување со исклучоци или обработка на сигнали во енклава, но исто така може да предизвика грешки при повторното внесување. Нападот SmashEx се заснова на искористување на недостатоците во SDK, поради што ситуацијата на повторно повикување на управувачот со исклучоци не е правилно обработена. Важно е дека за да ја искористи ранливоста, напаѓачот мора да може да го прекине извршувањето на енклавата, т.е. мора да ја контролира работата на системската средина.

По исклучок, напаѓачот добива мал временски прозорец за време на кој може да се пресретне нишката за извршување преку манипулација со влезните параметри. Конкретно, ако имате пристап до системот (средина надвор од енклавата), можете да креирате нов исклучок веднаш по извршувањето на инструкцијата за влез во енклавата (EENTER), која ќе ја врати контролата на системот во фаза кога ќе се постави поставување на стекот за енклавата сè уште не е завршена, во која е зачувана и состојбата на регистрите на процесорот.

Системот потоа може да ја врати контролата назад во енклавата, но бидејќи оџакот на енклавата не бил конфигуриран во моментот на прекинот, енклавата ќе се изврши со стекот што се наоѓа во системската меморија, што може да се користи за да се користи програмирање ориентирана кон враќање (ROP ) техники на експлоатација.Ориентирано програмирање). Кога ја користи техниката ROP, напаѓачот не се обидува да го стави својот код во меморијата, туку работи на делови од машински инструкции кои се веќе достапни во вчитаните библиотеки, завршувајќи со инструкција за враќање на контролата (по правило, ова се краевите на функциите на библиотеката) . Работата на експлоатот се сведува на градење на синџир на повици до слични блокови („гаџети“) за да се добие саканата функционалност.

Извор: opennet.ru