Компании Intel, ARM и AMD раскрыли информацию о двух новых уязвимостях в механизме спекулятивного выполнения инструкций. Для полного устранения проблем требуется установка обновления микрокода и внесение изменений на стороне операционной системы. Бета-версия обновления микрокода Intel пока предоставлена только OEM-производителям. Для ядра Linux уже предложены необходимые патчи (защита действует только при обновлённом микрокоде). Обновления пакетов с ядром сформированы для RHEL и Ubuntu, и ожидаются для Debian и SUSE. По предварительной оценке исправление проблем приведёт к снижению производительности на 2-8%.Нераскрытыми остаются детали о ещё 6 уязвимостях (четыре с высоким уровнем опасности, а две со средним), публикация детальной информации по которым ожидается в августе, после истечения эмбарго. Раскрытым уязвимостям присвоен средний уровень опасности. Первая из раскрытых проблем (Spectre 3a, буква добавлена чтобы избежать путаницы, так как вариант 3 может трактоваться как уязвимость Meltdown) позволяет прочитать содержимое системных регистров, а вторая (Spectre 4) даёт возможность прочитать данные из закрытых областей памяти. Проблемы не специфичны для архитектуры x86 и кроме процессоров Intel и AMD, также проявляются в CPU ARM и IBM (POWER 8, POWER 9, System z).
Определённую опасность представляет Spectre 4 (CVE-2018-3639, SSB - Speculative Store Bypass) - метод атаки напоминает Spectre 1, но базируется на восстановлении осевших в процессорном кэше данных после отбрасывания результата спекулятивного выполнения операций при обработке чередующихся операций записи и чтения с использованием косвенной адресации.
Когда операция чтения следует за операцией записи (например, mov [rbx + rcx], 0x0; mov rax, [rdx + rsi]), смещение адреса для чтения уже может быть известно из-за выполнения похожих операций (операции чтения выполняются значительно чаще) и процессор может спекулятивно выполнить чтение раньше записи, не дожидаясь пока будет вычислено смещение косвенной адресации для записи. Если после вычисления смещения выявлено пересечение областей памяти для записи и чтения, процессор просто отбросит уже спекулятивно полученный результат чтения и повторит эту операцию.
Данная особенность позволяет инструкции чтения получить доступ к старому значению по некоторому адресу во время пока операция сохранения ещё не завершена. После отбрасывания неудачной спекулятивной операции в кэше остаются следы от её выполнения, после чего для его извлечения может применяться один из способов определения содержимого кэша на основе анализа изменения времени доступа к прокэшированным и не прокэшированным данным.
Практически атака Spectre 4 осуществима только в рамках привилегий одного уровня, т.е. привилегии атакующего должны допускать доступ к исследуемой памяти. Наиболее опасным применением уязвимости является атака на браузеры и системы совместного изолированного выполнения кода (например, JVM, изоляция кода в sandbox, системы с JIT). В контексте браузера атака позволяет получить доступ к памяти с данными других вкладок при помощи выполнения JavaScript-кода, но возможность проведения атак по восстановлению содержимого кэша уже достаточно эффективно блокируется в актуальных выпусках web-браузераов, благодаря ограничению точности таймера.
Опасность совершения атак в системах массового доступа (серверы хостинга, системы виртуализации и облачные платформы и т.п.) находится под вопросом, так как прототипы совершения атаки подтверждены только в рамках одного уровня привилегий. Чтобы использовать уязвимость для чтения привилегированных областей системной памяти, атакующему необходимо контролировать старое значение по определённому адресу в системной памяти.
Проблема независимо выявлена исследователями Google Project Zero и Microsoft Security Response Center (MSRC). Для защиты на уровне операционной системы для процессоров Intel предложена техника SSBD (Speculative Store Bypass Disable), основывающаяся на применении нового MSR-бита, который будет доступен после обновления микрокода. Так как блокирование проблемы сопряжено с потерей производительности, а тотальная защита от Spectre 4 не всегда целесообразна, в исправлении для ядра Linux предусмотрена опция speculative_store_bypass_disable, позволяющая отключить защиту. В случае активации защиты для приложений предложен новый интерфейс prctl, при помощи которого программы могут определять наличие защиты и выборочно отключать её для отдельных процессов.
Что касается Spectre 3a (CVE-2018-3640, RSRE - Rogue System Register Read), то уязвимость может привести к чтению содержимого системных регистров с информацией о состоянии оборудования, доступ к которым имеется только у ядра, драйверов и гипервизоров. Проблема выявлена исследователями из компании SYSGO AG.
URL: https://www.redhat.com/en/blog/speculative-store-bypass-expl...
Новость: https://www.opennet.ru/opennews/art.shtml?num=48639
