ഇന്റലിന്റെയും എഎംഡി പ്രൊസസറുകളുടെയും മൈക്രോ ആർക്കിടെക്ചറൽ ഘടനകൾക്ക് നേരെയുള്ള പുതിയ ആക്രമണം

വിർജീനിയ സർവകലാശാലയിലെയും കാലിഫോർണിയ സർവകലാശാലയിലെയും ഒരു കൂട്ടം ഗവേഷകർ ഇന്റലിന്റെയും എഎംഡി പ്രൊസസറുകളുടെയും മൈക്രോ ആർക്കിടെക്ചറൽ ഘടനകളിൽ ഒരു പുതിയ തരം ആക്രമണം അവതരിപ്പിച്ചു, ഇത് രേഖപ്പെടുത്താത്ത സിപിയു കഴിവുകളുടെ റിവേഴ്സ് എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. നിർദ്ദിഷ്ട ആക്രമണ രീതി പ്രൊസസറുകളിൽ ഒരു ഇന്റർമീഡിയറ്റ് മൈക്രോ ഓപ്പറേഷൻ കാഷെ (മൈക്രോ-ഓപ് കാഷെ) ഉപയോഗിക്കുന്നതുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് നിർദ്ദേശങ്ങളുടെ ഊഹക്കച്ചവട നിർവ്വഹണ സമയത്ത് ശേഖരിച്ച വിവരങ്ങൾ വീണ്ടെടുക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം.

ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി, പ്രോസസർ ചില നിർദ്ദേശങ്ങൾ ഊഹക്കച്ചവട മോഡിൽ നടപ്പിലാക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു, മുമ്പത്തെ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ പൂർത്തിയാകുന്നതുവരെ കാത്തിരിക്കാതെ, പ്രവചനം ന്യായീകരിക്കപ്പെടുന്നില്ലെന്ന് അത് നിർണ്ണയിക്കുകയാണെങ്കിൽ, അത് പ്രവർത്തനത്തെ അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് തിരികെ കൊണ്ടുവരുന്നു, പക്ഷേ ഡാറ്റ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഊഹക്കച്ചവട നിർവ്വഹണം ഒരു കാഷെയിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നു, അതിലെ ഉള്ളടക്കങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കാനാകും.

പുതിയ രീതി സ്‌പെക്‌റ്റർ v1 ആക്രമണത്തെ ഗണ്യമായി മറികടക്കുന്നു, ആക്രമണം കണ്ടെത്തുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു, നിർദ്ദേശങ്ങൾ ഊഹക്കച്ചവടത്തിൽ നടപ്പിലാക്കുന്നത് മൂലമുണ്ടാകുന്ന കേടുപാടുകൾ തടയാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്ന സൈഡ്-ചാനൽ ആക്രമണങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള പരിരക്ഷയുടെ നിലവിലുള്ള രീതികളാൽ തടയപ്പെടുന്നില്ല (ഉദാഹരണത്തിന്, ഉപയോഗം LFENCE നിർദ്ദേശങ്ങൾ ഊഹക്കച്ചവടത്തിന്റെ അവസാന ഘട്ടങ്ങളിലെ ചോർച്ച തടയുന്നു, എന്നാൽ മൈക്രോ ആർക്കിടെക്ചറൽ ഘടനകളിലൂടെ ചോർച്ചയിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നില്ല).

ഇന്റൽ സ്കൈലേക്ക്, എഎംഡി സെൻ സീരീസ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ 2011 മുതൽ പുറത്തിറങ്ങിയ ഇന്റൽ, എഎംഡി പ്രോസസർ മോഡലുകളെ ഈ രീതി ബാധിക്കുന്നു. ആധുനിക CPU-കൾ സങ്കീർണ്ണമായ പ്രോസസർ നിർദ്ദേശങ്ങളെ ലളിതമായ RISC പോലെയുള്ള മൈക്രോ ഓപ്പറേഷനുകളായി തകർക്കുന്നു, അവ ഒരു പ്രത്യേക കാഷെയിൽ കാഷെ ചെയ്യുന്നു. ഈ കാഷെ ഉയർന്ന തലത്തിലുള്ള കാഷെകളിൽ നിന്ന് അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്തമാണ്, നേരിട്ട് ആക്‌സസ് ചെയ്യാനാകില്ല, കൂടാതെ CISC നിർദ്ദേശങ്ങൾ RISC മൈക്രോ ഇൻസ്ട്രക്ഷനുകളിലേക്ക് ഡീകോഡ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഫലങ്ങളിലേക്കുള്ള ഒരു സ്ട്രീം ബഫറായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, കാഷെ ആക്‌സസ്സ് പൊരുത്തക്കേടുകൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന സാഹചര്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനും ചില പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ നിർവ്വഹണ സമയത്തിലെ വ്യത്യാസങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്തുകൊണ്ട് മൈക്രോ-ഓപ്പറേഷൻ കാഷെയുടെ ഉള്ളടക്കം വിലയിരുത്തുന്നതിനും ഗവേഷകർ ഒരു വഴി കണ്ടെത്തി.

ഇന്റൽ പ്രോസസറുകളിലെ മൈക്രോ-ഓപ്പറേഷൻ കാഷെ സിപിയു ത്രെഡുകളുമായി (ഹൈപ്പർ-ത്രെഡിംഗ്) ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, അതേസമയം എഎംഡി സെൻ പ്രോസസ്സറുകൾ പങ്കിട്ട കാഷെ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു എക്സിക്യൂഷൻ ത്രെഡിനുള്ളിൽ മാത്രമല്ല, എസ്എംടിയിലെ വിവിധ ത്രെഡുകൾക്കിടയിലും ഡാറ്റ ചോർച്ചയ്ക്കുള്ള സാഹചര്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. (വ്യത്യസ്ത ലോജിക്കൽ സിപിയു കോറുകളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന കോഡുകൾക്കിടയിൽ സാധ്യമായ ഡാറ്റ ചോർച്ച).

മൈക്രോ-ഓപ്പറേഷൻ കാഷെയിലെ മാറ്റങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാന രീതിയും മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്മിഷൻ ചാനലുകൾ സൃഷ്ടിക്കാനും ദുർബലമായ കോഡ് ഉപയോഗിച്ച് രഹസ്യാത്മക ഡാറ്റ ചോർത്താനും അനുവദിക്കുന്ന ഒരു അടിസ്ഥാന രീതി ഗവേഷകർ നിർദ്ദേശിച്ചിട്ടുണ്ട് (ഉദാഹരണത്തിന്, എക്സിക്യൂട്ട് ചെയ്യുമ്പോൾ പ്രോസസ്സ് ഡാറ്റ ചോർത്തുന്നതിന്. JIT ഉള്ള എഞ്ചിനുകളിലും വെർച്വൽ മെഷീനുകളിലും മൂന്നാം കക്ഷി കോഡ്), കൂടാതെ യൂസർ സ്പേസിലെ കേർണലിനും പ്രോസസ്സുകൾക്കും ഇടയിൽ.

ഒരു മൈക്രോ-ഓപ്പറേഷൻ കാഷെ ഉപയോഗിച്ച് സ്‌പെക്ടർ ആക്രമണത്തിന്റെ ഒരു വകഭേദം സംഘടിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അതേ വിലാസത്തിനുള്ളിൽ ഒരു ചോർച്ച സംഘടിപ്പിക്കുമ്പോൾ, പിശക് തിരുത്തൽ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ 965.59% പിശക് നിരക്കും 0.22 Kbps എന്ന പിശക് നിരക്കും ഉപയോഗിച്ച് 785.56 Kbps പ്രകടനം നേടാൻ ഗവേഷകർക്ക് കഴിഞ്ഞു. സ്ഥലവും പ്രിവിലേജ് ലെവലും. വ്യത്യസ്‌ത പ്രിവിലേജ് ലെവലുകൾ (കേർണലിനും യൂസർസ്‌പേസിനും ഇടയിൽ) വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്ന ഒരു ചോർച്ചയ്‌ക്കൊപ്പം, പിശക് തിരുത്തലിനൊപ്പം 85.2 Kbps പ്രകടനവും 110.96% പിശക് നിരക്കിൽ 4 Kbps ഉം ആയിരുന്നു. എഎംഡി സെൻ പ്രോസസറുകളെ ആക്രമിക്കുമ്പോൾ, വ്യത്യസ്ത ലോജിക്കൽ സിപിയു കോറുകൾക്കിടയിൽ ഒരു ചോർച്ച സൃഷ്ടിക്കുമ്പോൾ, പ്രകടനം 250 കെബിപിഎസ് ആയിരുന്നു, പിശക് നിരക്ക് 5.59%, പിശക് തിരുത്തലിനൊപ്പം 168.58 കെബിപിഎസ്. ക്ലാസിക് സ്‌പെക്ടർ v1 രീതിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, പുതിയ ആക്രമണം 2.6 മടങ്ങ് വേഗത്തിലായിരുന്നു.

ഒരു മൈക്രോ-ഓപ് കാഷെ ആക്രമണത്തിൽ നിന്ന് പരിരക്ഷിക്കുന്നതിന്, നിങ്ങൾ സ്‌പെക്‌റ്റർ ആക്രമണ പരിരക്ഷ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കിയതിനേക്കാൾ പ്രകടനം കുറയ്ക്കുന്ന മാറ്റങ്ങൾ ആവശ്യമായി വരുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ഒരു ഒപ്റ്റിമൽ വിട്ടുവീഴ്ച എന്ന നിലയിൽ, അത്തരം ആക്രമണങ്ങൾ തടയാൻ നിർദ്ദേശിക്കുന്നത് കാഷിംഗ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുന്നതിലൂടെയല്ല, മറിച്ച് ആക്രമണങ്ങളുടെ സാധാരണമായ അപാകതകൾ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനും കാഷെ അവസ്ഥകൾ തിരിച്ചറിയുന്നതിനുമുള്ള തലത്തിലാണ്.

സ്‌പെക്റ്റർ ആക്രമണങ്ങളിലെന്നപോലെ, കേർണലിൽ നിന്നോ മറ്റ് പ്രക്രിയകളിൽ നിന്നോ ഒരു ചോർച്ച സംഘടിപ്പിക്കുന്നതിന് ഇരയുടെ വശത്ത് ഒരു നിശ്ചിത ശ്രേണി കമാൻഡുകൾ (ഗാഡ്‌ജെറ്റുകൾ) നടപ്പിലാക്കേണ്ടതുണ്ട്, ഇത് നിർദ്ദേശങ്ങൾ ഊഹക്കച്ചവടത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ലിനക്സ് കേർണലിൽ സമാനമായ 100 ഗാഡ്‌ജെറ്റുകൾ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, അവ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടും, എന്നാൽ അവയുടെ തലമുറയ്‌ക്കുള്ള പരിഹാരങ്ങൾ ആനുകാലികമായി കണ്ടെത്തുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്, കേർണലിൽ പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌ത ബിപിഎഫ് പ്രോഗ്രാമുകൾ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നതുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

അവലംബം: opennet.ru