Исследователи из Университета Торонто представили первую атаку класса Rowhammer, применяемую для искажения содержимого видеопамяти. Возможность совершения атаки, приводящей к подстановке до 8 бит данных, продемонстрирована на дискретном GPU NVIDIA A6000 с видеопамятью GDDR6. В качестве практического примера показано как можно использовать подобное искажение для вмешательства в выполнение моделей машинного обучения и существенного (с 80% до 0.1%) снижения точности выдаваемых ими результатов при изменении значения всего одного бита.
До сих пор создание атак класса Rowhammer для видеопамяти было затруднено из-за сложности определения физической раскладки памяти в чипах GDDR, больших задержек при доступе к памяти (в 4 раза медленнее) и более высокой частоты обновления памяти. Кроме того, проведению исследований мешало задействование в чипах GDDR проприетарных механизмов защиты от манипуляций, приводящих к преждевременной потере заряда, для анализа которых требовалось создание специальных аппаратных тестовых стендов на базе FPGA.
Для изучения видеопамяти исследователями была создана новая техника обратного инжиниринга GDDR DRAM, а в самой атаке задействованы применяемые для организации параллельных вычислений оптимизации доступа к памяти, которые были использованы в качестве усилителей интенсивности доступа к отдельным ячейкам. Для проведения атаки на GPU NVIDIA использован низкоуровневый код CUDA.
В пользовательском коде CUDA не выполняется обращение по физическим адресам памяти, но в драйвере NVIDIA производилось отражение виртуальную памяти в одну и ту же физическую память, чем и воспользовались исследователи для вычисления смещения виртуальной памяти и определения раскладки банков памяти. Распознание обращений к разным банкам памяти было произведено через анализ задержек, которые отличались при доступе к одному или разными банкам памяти.
В системах, совместно использующих GPU, таких как serverët для выполнения моделей машинного обучения, атака позволяет одному пользователю изменить содержимое видеопамяти с данными другого пользователя. В качестве меры защиты компания NVIDIA рекомендует включить коды коррекции ошибок (ECC, Error Correction Codes) командой «nvidia-smi -e 1» или использовать серии видеокарт с поддержкой OD-ECC (On-Die ECC), такие как GeForce RTX 50, RTX PRO, GB200, B200, B100, H100, H200, H20 и GH200.
По данным исследователей включение ECC на системах с GPU A6000 приводит к снижению производительности выполнения моделей машинного обучения примерно на 10% и уменьшению объёма памяти на 6.25%. Инструментарий для проведения атаки и выполнения обратного инжиниринга низкоуровневой раскладки видеопамяти на системах с GPU NVIDIA опубликован на GitHub.
Sulmi RowHammer lejon shpërputhjen e përmbajtjes së biteve të veçanta të memorjes DRAM përmes leximeve ciklike të të dhënave nga qelizat përreth. Pasi memorja DRAM përbëhet nga një matricë dy-dimensionale e qelizave, secila nga të cilat përbëhet nga një kondensator dhe një tranziistor, kryerja e leximeve të vazhdueshme në të njëjtën zonë të memories ndihmon në fluktuacionin e tensionit dhe anomalitë që shkaktojnë një humbje të vogël të ngarkesës në qelizat përreth. Nëse intensiteti i leximit është i lartë, qeliza përreth mund të humbasë një sasi të konsiderueshme ngarkese dhe cikli i ardhshëm i rikuperimit nuk arrin ta rikthejë gjendjen e saj fillestare, gjë që do të çojë në ndryshimin e vlerës së të dhënave të ruajtur në qelizë.
Метод атаки Rowhammer был предложен в 2014 году, после чего между исследователями безопасности и производителями оборудования началась игра в «кошки-мышки» — производители чипов памяти пытались блокировать уязвимость, а исследователи находили новые способы её обхода. Например, для защиты от RowHammer производители чипов добавили механизм TRR (Target Row Refresh), но оказалось, что он блокирует искажение ячеек лишь в частных случаях, но не защищает от всех возможных вариантов атаки. Методы атаки были разработаны для чипов DDR3, DDR4 и DDR5 на системах с процессорами Intel, AMD и ARM. Также были найдены способы обхода коррекции ошибок ECC и предложены варианты совершения атаки по сети и через выполнение JavaScript-кода в браузере.
Burimi: opennet.ru
