Um grupo de pesquisadores da Escola Politécnica Federal de Zurique, da Universidade Livre de Amsterdã e da Qualcomm publicou um novo método de ataque da classe RowHammer, permitindo modificar o conteúdo de bits individuais da memória dinâmica (DRAM). O ataque recebeu o nome de código Blacksmith e a identificação CVE-2021-42114. Muitos chips DDR4 que possuem proteção contra métodos anteriormente conhecidos da classe RowHammer são vulneráveis. A ferramenta para testar seus sistemas quanto à vulnerabilidade foi publicada no GitHub.
Vale lembrar que ataques da classe RowHammer permitem distorcer o conteúdo de bits individuais da memória através da leitura cíclica de dados em células de memória adjacentes. Como a memória DRAM é um array bidimensional de células, cada uma composta por um capacitor e um transistor, a execução contínua da leitura de uma mesma área da memória leva a flutuações de tensão e anomalias, causando uma pequena perda de carga em células adjacentes. Se a intensidade de leitura for alta, a célula adjacente pode perder uma quantidade significativa de carga, e o ciclo de regeneração subsequente não será rápido o suficiente para restaurar seu estado original, resultando na alteração do valor dos dados armazenados na célula.
Para se proteger contra RowHammer, os fabricantes de chips propuseram o mecanismo TRR (Target Row Refresh), que protege contra a distorção de células em linhas adjacentes, mas como a proteção se baseava no princípio de 'segurança pela obscuridade', não resolvia o problema na raiz, apenas protegia contra casos particulares conhecidos, permitindo que caminhos de contorno fossem facilmente encontrados. Por exemplo, em maio, a Google propôs o método Half-Double, que não era afetado pela proteção TRR, uma vez que o ataque envolvia células não adjacentes à célula alvo.
O novo método Blacksmith oferece uma maneira diferente de contornar a proteção TRR, baseada no tratamento heterogêneo com diferentes frequências de duas ou mais linhas agressoras para gerar vazamentos de carga. Para determinar o padrão de acesso à memória que leva ao vazamento de carga, foi desenvolvido um fuzzer especial que ajusta automaticamente os parâmetros do ataque para um chip específico, variando a ordem, intensidade e sistematicidade do acesso às células.
Uma abordagem semelhante, que não envolve a interação com as mesmas células, torna ineficazes os métodos atuais de proteção TRR, que, de uma forma ou de outra, se resumem à contagem do número de acessos repetidos às células e, ao atingir determinados valores, à inicialização da recarga das células vizinhas. No Blacksmith, o padrão de acesso é espalhado instantaneamente por várias células de diferentes lados da célula alvo, permitindo a vazamento de carga sem atingir os limites de referência.
O método se mostrou significativamente mais eficaz do que as abordagens previamente propostas para contornar o TRR — os pesquisadores conseguiram induzir distorções nos bits em todos os 40 chips de memória DDR4 recentemente adquiridos, fabricados pela Samsung, Micron, SK Hynix e um fabricante desconhecido (em 4 chips o fabricante não foi especificado). Para comparação, o método TRRespass, anteriormente proposto pelos mesmos pesquisadores, foi eficaz apenas em 13 dos 42 chips testados na época.
De maneira geral, presume-se que o método Blacksmith seja aplicável a 94% de todos os chips DRAM disponíveis no mercado, mas segundo os pesquisadores, alguns chips são mais vulneráveis e mais fáceis de atacar do que outros. A utilização de códigos de correção de erros (ECC) nos chips e a duplicação da taxa de atualização da memória não garantem proteção total, mas complicam a exploração. É notável que o problema não pode ser bloqueado em chips já lançados e requer a implementação de nova proteção a nível de hardware, portanto, o ataque continuará sendo relevante por muitos anos.
Como exemplos práticos, foram apresentados métodos de aplicação do Blacksmith para alterar o conteúdo das entradas de tabela de páginas de memória (PTE, page table entry) para obter privilégios de kernel, danificando a chave pública RSA-2048 armazenada em memória no OpenSSH (é possível fornecer uma chave pública correspondente à chave privada do atacante para se conectar à VM da vítima) e contornando a verificação de privilégios através da modificação da memória do processo sudo para obter acesso root. Dependendo do chip, alterar um único bit alvo requer de 3 segundos a várias horas de ataque. máquina virtual O exemplo mencionado acima ilustra como um único bit pode ser comprometido usando o método Blacksmith, conforme descrito detalhadamente pelos pesquisadores.
Adicionalmente, pode-se mencionar a publicação do framework aberto LiteX Row Hammer Tester para testar os métodos de proteção da memória contra ataques do tipo RowHammer, desenvolvido pela Antmicro a pedido do Google. O framework é baseado no uso de FPGA para controle total dos comandos enviados diretamente ao chip DRAM, eliminando a influência do controlador de memória. Para interagir com a FPGA, oferece-se uma ferramenta em Python. O gateway FPGA inclui um módulo para transmissão de dados em lote (que define padrões de acesso à memória), Payload Executor, um controlador baseado em LiteDRAM (que processa toda a lógica necessária para a DRAM, incluindo a ativação de linhas e atualização de memória) e a CPU VexRiscv. Os desenvolvimentos do projeto são disponibilizados sob a licença Apache 2.0. É suportado o uso de várias plataformas FPGA, incluindo Lattice ECP5, Xilinx Series 6, 7, UltraScale e UltraScale+.
Fonte: opennet.ru
