© ROOT-NATION.com - Використання контенту дозволено за наявністю зворотнього посилання.
Новий вектор кібератак здатний долати найсучасніші безпекові механізми, інтегровані в процесор вашого комп’ютера. Між процедурою очищення чи ізоляції блоку прогнозування чипа та безпосереднім використанням його передбачень існує мікроскопічний часовий проміжок. Зловмисники навчилися розраховувати час для ураження цієї вузької прогалини, що дає їм змогу отримувати доступ до конфіденційних даних.
Читайте також: AERONAUT – про все, що літає вище землі: авіація, БПЛА та дрони, ракети та космос
Висока швидкість функціонування сучасних обчислювальних процесорів частково зумовлена їхньою здатністю передбачати подальші дії. Замість того щоб очікувати на остаточний вибір напрямку виконання програми, чип робить припущення щодо найймовірнішого сценарію та заздалегідь розпочинає його обробку. У разі влучного прогнозу зекономлюється дорогоцінний час, а в разі помилки результати роботи анулюються. Втім, залишки цих обчислень зберігаються у системі, і з моменту виявлення вразливості Spectre у 2018 році хакери навчилися зчитувати ці сліди для вилучення секретних даних із заблокованих ділянок пам’яті. Виробники електронних компонентів та розробники операційних систем упродовж багатьох років створювали бар’єри проти подібних загроз, однак свіже дослідження Лабораторії комп’ютерних наук та штучного інтелекту MIT (CSAIL) доводить хибність ключового припущення, на якому базувалася значна частина цих захисних систем.
Базовий принцип роботи існуючих захисних рішень полягає в обнуленні або ізоляції модуля прогнозування чипа, що дає змогу вилучити будь-які шкідливі дані, розміщені нападником. Творці дослідження Даніель Трухільйо та Менцзя Янь звернули увагу на те, що процедура очищення та момент активації створених передбачень не спроможні відбутися абсолютно одночасно. Унаслідок цього завжди формується часовий розрив, який іноді дорівнює лише декільком інструкціям. Будь-який процес, що встигає виконатися впродовж цієї паузи, здатен повторно забруднити систему прогнозування. Науковці присвоїли цій категорії загроз назву TONTOU.
Головне досягнення дослідників полягає у розробці надійного способу впровадження стороннього коду безпосередньо в зазначений часовий інтервал. Комп’ютерні системи регулярно призупиняють поточну діяльність задля обробки переривань – дрібних стандартних процедур, що запускаються таймерами, мережевою активністю або апаратними вузлами. Звичайне програмне забезпечення володіє інструментарієм для самостійного налаштування таких таймерів. Завдяки надточному калібруванню таймера Даніель Трухільйо та Менцзя Янь змогли змусити процесор змінити напрямок дій у найменш відповідну секунду, внаслідок чого процес обробки переривання здійснює забруднення системи. Запропонований метод отримав назву INTERRUPT INJECTION.
Дослідницька група провела тестування 4 поколінь мікропроцесорів від Intel та AMD і домоглася помилкових прогнозувань на обладнанні обох виробників. На пристроях Intel атака успішно здолала 2 окремі рівні бар’єрів: програмний інструмент, створений для апаратних засобів попередніх років, та захист, вбудований безпосередньо в кремнієву структуру новіших моделей. Цікаво, що новіший засіб захисту вистояв на 1 поколінні чипів Intel, але зазнала краху на іншому, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей у реалізації однакових за назвою технологій різними інженерами.
Технологія захисту від AMD під назвою saferet виконує стирання блоку передбачень безпосередньо перед кожним зверненням до нього, що залишає вразливе вікно розміром усього у 2 інструкції, які зазвичай виконуються за декілька десятків наносекунд. Проте фахівці все одно змогли вразити цю ціль, штучно сповільнивши роботу процесора саме в даній точці, що зробило уразливу ділянку значно легшою для ураження.
Для наочного підтвердження реальної загрози фахівці розробили повністю робочий експлойт на комп’ютері з процесором AMD під управлінням актуальної версії ядра Linux. Насамперед вони повністю нейтралізували засіб захисту, який хаотично змінює розташування операційної системи в пам’яті, досягнувши успіху в усіх 10 спробах, кожна з яких тривала приблизно 9 хвилин. Це відкрило можливість зчитувати захищену пам’ять зі швидкістю близько 5 байт на секунду. Хоча цей показник здається незначним, його виявилося цілком достатньо для виявлення та копіювання файлу /etc/shadow, що містить хеш-пароль суперкористувача root, у 50% здійснених спроб.
У своїй науковій праці дослідники рекомендують здійснювати повторне стирання блоку передбачень одразу після завершення обробки переривання. Такий підхід показує ефективність на архітектурі AMD. Водночас для Intel даний метод може мати зворотний ефект: оскільки механіка атаки базується на формуванні стабільного, а не специфічного стану після переривання, стандартне виправлення здатне не послабити, а навпаки підвищити надійність злому. Втім, найновіші чипи Intel вже мають спеціальну вбудовану інструкцію, яка допомагає розв’язати цю проблему.
Альтернативний варіант полягає в розробці блокування переривань безпосередньо у вразливому часовому вікні, проте подібне рішення вимагатиме занадто високих обчислювальних витрат і суттєво знизить продуктивність, що робить його непрактичним.
Винахідники сповістили компанії AMD та Intel про своє відкриття на початку лютого, а в березні вийшли на зв’язок із розробниками ядра Linux. Дослідники також об’єднали зусилля з AMD для попередження хмарних провайдерів та інших корпоративних клієнтів. Після цього AMD випустила відповідний патч для усунення загрози, який можна одержати шляхом стандартного оновлення операційної системи. Початковий код дослідження розробники виклали у відкритий доступ.
Ця наукова робота була частково профінансована Управлінням наукових досліджень ВПС США в межах гранту від Міністерства оборони США, а також центром ACE, який є одним із 7 дослідницьких осередків програми JUMP 2.0 під егідою DARPA. Офіційне представлення результатів відбудеться цього місяця на профільних конференціях Black Hat USA та USENIX Security.
Читайте також: Захист від кібератак: США забороняє імпорт гуманоїдних роботів і смарт-інверторів