Два напади на механизмот за предвидување на кеш каналот во AMD процесорите

Група истражувачи од Техничкиот универзитет во Грац (Австрија), претходно познат по развојот на методи за напад MDS, NetSpectre, Throwhammer и ZombieLoad, спроведе истражување за хардверски оптимизации специфични за AMD процесорите и има развиено два нови методи на напади на странични канали кои манипулираат со протекување на податоци за време на работата на механизмот за предвидување на каналот на кешот L1 на AMD процесорите. Техниките може да се користат за намалување на ефикасноста на ASLR заштитата, враќање на клучевите во ранливите имплементации на AES и зголемување на ефикасноста на нападот Spectre.

Идентификувани се проблеми во имплементацијата на механизмот за предвидување на каналот (предвидлив начин) во кешот на податоци од прво ниво на процесорот (L1D), кој се користи за предвидување кој кеш канал содржи одредена мемориска адреса. Оптимизацијата што се користи во AMD процесорите се заснова на проверка на μ-ознаки (μTag). μTag се пресметува со примена на специфична хаш функција на виртуелната адреса. За време на работата, моторот за предвидување канал користи μTag за да го одреди каналот на кешот од табелата. Така, μTag му овозможува на процесорот да се ограничи на пристап само до одреден канал, без да пребарува низ сите опции, што значително ја намалува потрошувачката на енергија на процесорот.

За време на обратното инженерство на имплементацијата на системот за предвидување канали во различни генерации на AMD процесори објавени од 2011 до 2019 година, беа идентификувани две нови техники за напад на страничен канал:

• Collide+Probe - му овозможува на напаѓачот да го следи пристапот до меморијата за процесите што се извршуваат на истото логично јадро на процесорот. Суштината на методот е да се користат виртуелни адреси кои предизвикуваат судири во функцијата за хаш што се користи за пресметување μTag за следење на пристапот до меморијата. За разлика од нападите Flush+Reload и Prime+Probe што се користат на процесорите на Intel, Collide+Probe не користи споделена меморија и работи без знаење за физичките адреси.
• Load+Reload - ви овозможува многу прецизно да ги одредите трагите за пристап до меморијата на истото физичко јадро на процесорот. Методот се заснова на фактот дека физичката мемориска ќелија може да биде во кешот L1D само еднаш. Оние. пристапот до истата мемориска ќелија на различна виртуелна адреса ќе предизвика ќелијата да биде исфрлена од кешот L1D, што ќе овозможи следење на пристапот до меморијата. Иако нападот се потпира на споделена меморија, тој не ги измива линиите на кешот, што овозможува скришум напади кои не ги исфрлаат податоците од кешот на последното ниво.

Врз основа на техниките Collide+Probe и Load+Reload, истражувачите демонстрираа неколку сценарија за напад на страничен канал:

• Прикажана е можноста за користење методи за организирање на скриен индиректен комуникациски канал помеѓу два процеси, овозможувајќи пренос на податоци со брзина до 588 kB во секунда.
• Користејќи судири во μTag, беше можно да се намали ентропијата за различни варијанти на ASLR (Случајно распоредување на просторот за адреси) и да се заобиколи заштитата на ASLR во кернелот на целосно ажуриран Linux систем. Прикажана е можноста да се изврши напад за да се намали ентропијата на ASLR и од корисничките апликации и со користење на JavaScript код извршен во околина со песок и код што работи во друга средина за гости.
  

• Врз основа на методот Collide+Probe, беше имплементиран напад за враќање на клучот за шифрирање од ранлива имплементација (врз основа на Т-табела) AES шифрирање.
• Со користење на методот Collide+Probe како канал за стекнување податоци, нападот Spectre можеше да извлече приватни податоци од кернелот без да користи заедничка меморија.

Ранливоста се јавува кај AMD процесорите базирани на микроархитектури
Булдожер, Piledriver, Steamroller, Zen (Ryzen, Epic), Zen+ и Zen2.
AMD беше известена за проблемот на 23 август 2019 година, но досега не го објави извештајот со информации за блокирање на ранливоста. Според истражувачите, проблемот може да се блокира на ниво на ажурирање на микрокод со обезбедување на битови MSR за селективно оневозможување на системот за предвидување канали, слично на она што го направи Интел за да го контролира оневозможувањето на механизмите за предвидување гранки.

Извор: opennet.ru