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英特爾安全漏洞再現(xiàn) 芯片漏洞涉及計(jì)算機(jī)機(jī)密數(shù)據(jù)
據(jù)外媒報(bào)道，一年多前，安全研究人員披露了英特爾和AMD銷售芯片中隱藏的兩大安全漏洞，即“熔毀”（Meltdown）和“幽靈”(Spectre)，它們讓世界上幾乎所有電腦都處于黑客攻擊的危險(xiǎn)之中。但就在芯片制造商爭(zhēng)相修復(fù)這些漏洞之際，研究人員再次警告稱，這些漏洞不是故事的結(jié)局，而是開始?！叭蹥А焙汀坝撵`”代表著一種新的安全漏洞，毫無(wú)疑問，它們將一次又一次地浮出水面。
今天，英特爾和安全研究人員共同宣布，他們?cè)谟⑻貭栃酒邪l(fā)現(xiàn)了另一個(gè)重大安全漏洞，代號(hào)“ZombieLoad”，譯為“喪尸負(fù)載”，它可以讓攻擊者竊取受害者的處理器接觸到的幾乎所有原始數(shù)據(jù)。事實(shí)上，最新發(fā)現(xiàn)包括四種不同的攻擊類型，它們都使用了類似的技術(shù)，并且都能夠從計(jì)算機(jī)的CPU向黑客竊取可能十分敏感的數(shù)據(jù)流。
MDS攻擊
參與此次發(fā)現(xiàn)的研究人員來自?shī)W地利TU Graz大學(xué)、荷蘭阿姆斯特丹Vrije大學(xué)、美國(guó)密歇根大學(xué)、澳大利亞阿德萊德大學(xué)、比利時(shí)KU Leuven大學(xué)、伍斯特理工學(xué)院、德國(guó)Saarland大學(xué)，以及安全公司Cyberus、BitDefender、奇虎360和甲骨文。研究人員已經(jīng)將這類攻擊技術(shù)的變體命名為ZombieLoad、Fallout和RIDL。英特爾本身將這些攻擊技術(shù)稱為微體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采樣攻擊(MDS)。
英特爾已經(jīng)要求所有研究人員對(duì)他們的發(fā)現(xiàn)保密，有些要保密一年以上，直到該公司能夠發(fā)布漏洞的修復(fù)程序。但與此同時(shí)，研究人員表示，該公司試圖淡化安全漏洞的嚴(yán)重性。他們警告稱，這些攻擊是英特爾硬件的一個(gè)嚴(yán)重安全漏洞，可能需要禁用其某些功能，甚至超出了該公司的補(bǔ)丁修復(fù)范疇。
AMD和ARM芯片似乎并不容易受到攻擊，英特爾稱其在過去一個(gè)月發(fā)布的許多芯片型號(hào)已經(jīng)包括解決這個(gè)問題的方法。不過，研究人員在2008年測(cè)試過的所有英特爾芯片都受到了新安全漏洞的影響。 與“熔毀”和“幽靈”一樣，新的MDS攻擊利用英特爾芯片中“預(yù)測(cè)執(zhí)行”（speculative execution）進(jìn)程中的安全漏洞。在這種進(jìn)程下，處理器提前猜測(cè)將要求它執(zhí)行哪些操作和數(shù)據(jù)，以加快芯片的性能。
在這些新的案例中，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以利用“預(yù)測(cè)執(zhí)行”來誘騙英特爾的處理器獲取敏感數(shù)據(jù)，這些敏感數(shù)據(jù)被從一個(gè)芯片的某個(gè)組件轉(zhuǎn)移到另一個(gè)組件。與使用“預(yù)測(cè)執(zhí)行”來獲取內(nèi)存中敏感數(shù)據(jù)的“熔毀”不同，MDS攻擊的重點(diǎn)是位于芯片組件之間的緩沖區(qū)，例如處理器與其緩存之間的緩沖區(qū)，這些分配給處理器的內(nèi)存是為了將頻繁訪問的數(shù)據(jù)存在近處。
阿姆斯特丹Vrije大學(xué)VUSec團(tuán)隊(duì)的研究人員Cristiano Giuffrida發(fā)現(xiàn)了MDS攻擊，他說：“這就像我們將CPU視為一個(gè)組件網(wǎng)絡(luò)，我們基本上竊聽了它們之間的所有交流。我們可以看到這些部件交換的任何消息?！?
這意味著任何能夠在目標(biāo)芯片上運(yùn)行攻擊程序的黑客，無(wú)論是惡意應(yīng)用程序、托管在目標(biāo)所在云計(jì)算服務(wù)器上的虛擬機(jī)，還是在目標(biāo)瀏覽器中運(yùn)行Javascript的流氓網(wǎng)站，都可能欺騙CPU，使其暴露應(yīng)受保護(hù)的數(shù)據(jù)，使其免受在該計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的不可信代碼的影響。這些數(shù)據(jù)可以包括用戶瀏覽的網(wǎng)站、密碼或解密加密硬盤的密鑰等信息。
VUSec將于下周在IEEE安全和隱私研討會(huì)上發(fā)表的一篇關(guān)于這些安全漏洞的論文中寫道：“本質(zhì)上，MDS攻擊將隔離安全域，使黑客能夠傾聽CPU組件的胡言亂語(yǔ)?！?
具有潛在的破壞性
四種不同的MDS攻擊變體都利用了英特爾芯片如何執(zhí)行其節(jié)省時(shí)間的技巧中的一個(gè)古怪之處。在“預(yù)測(cè)執(zhí)行”進(jìn)程中，CPU在程序請(qǐng)求或猜測(cè)程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù)之前，經(jīng)常跟隨代碼中的命令分支，以獲得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。這種機(jī)制就像個(gè)懶散的侍者從他的盤子里隨便拿出一杯飲料，希望能省得往返酒吧的繁瑣程序。如果CPU猜測(cè)錯(cuò)誤，它會(huì)立即丟棄它。
英特爾的芯片設(shè)計(jì)人員可能認(rèn)為，一個(gè)錯(cuò)誤的猜測(cè)，即使是提供敏感數(shù)據(jù)的猜測(cè)，也無(wú)關(guān)緊要。但VUSec的Cristiano Giuffrida指出：“CPU將這些猜錯(cuò)的結(jié)果拋諸腦后，但我們?nèi)匀淮嬖谟糜谛孤缎畔⒌穆┒创翱??！?
就像“熔毀”和“幽靈”一樣，攻擊者的代碼可能會(huì)泄露數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是緩存泄漏處理器從緩沖區(qū)獲取的。整個(gè)過程最多會(huì)從CPU的一個(gè)緩沖區(qū)竊取幾個(gè)字節(jié)的任意數(shù)據(jù)。但是連續(xù)重復(fù)數(shù)百萬(wàn)次，攻擊者就可以開始泄漏CPU正在實(shí)時(shí)訪問的所有數(shù)據(jù)流。使用其他一些技巧，低權(quán)限攻擊者可以發(fā)出請(qǐng)求，說服CPU將敏感數(shù)據(jù)(如密鑰和密碼)拉入緩沖區(qū)，然后在緩沖區(qū)中被MDS攻擊吸收。這些攻擊可能需要幾毫秒到幾小時(shí)的時(shí)間，具體取決于目標(biāo)數(shù)據(jù)和CPU的活動(dòng)。
VUSec研究員Herbort Bos說：“這很容易做到，而且具有潛在的破壞性?！崩纾瑅uSec創(chuàng)建了一種概念證明，它可以從目標(biāo)芯片的名為“行填充緩沖區(qū)”的組件中提取出哈希密碼，即一串加密的密碼，經(jīng)常被黑客破解。
為修復(fù)漏洞而戰(zhàn)
英特爾在接受采訪時(shí)表示，該公司研究人員去年就發(fā)現(xiàn)了首個(gè)MDS安全漏洞，現(xiàn)在它已經(jīng)發(fā)布了硬件和軟件漏洞的修復(fù)程序。每當(dāng)處理器跨越安全邊界時(shí)，針對(duì)漏洞攻擊的軟件修補(bǔ)程序會(huì)清除緩沖區(qū)中的所有數(shù)據(jù)，以便它們不會(huì)被竊取和泄漏。英特爾表示，在大多數(shù)情況下，該補(bǔ)丁的性能成本“相對(duì)最低”，不過在某些數(shù)據(jù)中心實(shí)例中，它可能會(huì)將芯片速度降低多達(dá)8%或9%。
補(bǔ)丁要想生效，修補(bǔ)程序必須由每個(gè)操作系統(tǒng)、虛擬化供應(yīng)商和其他軟件制造商實(shí)施。蘋果表示，作為最近Mojave和Safari更新的一部分，該公司發(fā)布了一個(gè)修復(fù)程序。谷歌和亞馬遜也對(duì)受影響的產(chǎn)品實(shí)施了更新。Mozilla表示，很快就會(huì)有解決方案。微軟的一位發(fā)言人說，微軟將于今天發(fā)布安全更新，以解決這個(gè)問題。
微軟在聲明寫道：“我們已經(jīng)意識(shí)到這個(gè)行業(yè)性的問題，并一直與受影響的芯片制造商密切合作，開發(fā)和測(cè)試緩解措施，以保護(hù)我們的客戶。我們正在努力為云計(jì)算服務(wù)部署緩解措施，并發(fā)布安全更新，以保護(hù)Windows客戶避免受到硬件芯片安全漏洞的影響?！盫Mware沒有立即回復(fù)有關(guān)修復(fù)程序狀態(tài)的詢問。
英特爾從上個(gè)月開始發(fā)布的部分芯片中已經(jīng)包含了硬件補(bǔ)丁，它可以直接地解決這個(gè)問題，防止處理器在“預(yù)測(cè)執(zhí)行”進(jìn)程中從緩沖區(qū)中獲取數(shù)據(jù)。英特爾發(fā)言人在一份聲明中寫道：“對(duì)于其他受影響的產(chǎn)品，可以通過微代碼更新，以及從今天開始提供的操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)監(jiān)控程序軟件的相應(yīng)更新，來降低安全漏洞的影響?！?
然而，與此同時(shí)，研究人員和英特爾對(duì)問題的嚴(yán)重性以及如何對(duì)其進(jìn)行分類持有不同意見。TU Graz和VUSec都建議軟件制造商禁用超線程，這是英特爾芯片的重要功能，通過允許并行執(zhí)行更多的任務(wù)來加速其處理，但可能使MDS攻擊的某些變體更容易實(shí)現(xiàn)。英特爾堅(jiān)持認(rèn)為，這些漏洞并不能保證禁用該功能，這將給用戶帶來嚴(yán)重的性能損失。事實(shí)上，該公司對(duì)這四個(gè)漏洞的評(píng)級(jí)僅為“低到中等”嚴(yán)重程度，這一評(píng)級(jí)受到了TU Graz和VUSec研究人員的質(zhì)疑。
例如，英特爾工程師認(rèn)為，盡管MDS的漏洞可以泄露機(jī)密數(shù)據(jù)，但他們也從計(jì)算機(jī)的操作中泄露了大量其他垃圾信息。但安全研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以可靠地挖掘原始輸出，以找到它們所尋求的有價(jià)值的信息。為了使過濾變得更容易，他們顯示黑客可以誘使CPU重復(fù)泄露相同的秘密，從而幫助將其與周圍的垃圾信息區(qū)分開來。
TU Graz的研究人員Michael Schwarz說：“如果我們攻擊硬盤加密機(jī)制，我們只在很短的時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)攻擊，當(dāng)密鑰加載到內(nèi)存中時(shí)，我們有很高的機(jī)會(huì)獲得密鑰和一些其他數(shù)據(jù)。有些數(shù)據(jù)將始終保持不變，而其他數(shù)據(jù)將發(fā)生變化。我們看到了最常發(fā)生的事情，這就是我們感興趣的數(shù)據(jù)。這是基本的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)?！?
或者，就像VUSec的Bos所說的那樣：“我們從消防水管里喝水。如果你很聰明，仔細(xì)處理這些東西，你就不會(huì)被嗆死，你就會(huì)得到你需要的一切?！?。
淡化安全漏洞威脅嚴(yán)重性
研究人員認(rèn)為，所有這些都令人懷疑英特爾對(duì)MDS攻擊嚴(yán)重程度的判斷。在TU Graz研究人員中，有三人研究了“幽靈”和“熔毀”攻擊，他們對(duì)MDS攻擊的評(píng)級(jí)大致介于這兩個(gè)早期安全漏洞之間，其嚴(yán)重性低于“熔毀”，但比“幽靈”更糟糕。他們指出，英特爾對(duì)“幽靈”和“熔毀”的評(píng)價(jià)也是中等嚴(yán)重程度，他們當(dāng)時(shí)并不認(rèn)同這一判斷。
VUSec的Giuffrida指出，英特爾向他們團(tuán)隊(duì)支付了10萬(wàn)美元，作為該公司“漏洞賞金”計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃旨在獎(jiǎng)勵(lì)那些警告該公司關(guān)鍵漏洞的研究人員。他們指出，這不是英特爾為小漏洞該付的錢。但他也表示，英特爾一度只向VUSec提供了4萬(wàn)美元的漏洞賞金，并附帶了8萬(wàn)美元的“禮物”。Giuffrida認(rèn)為，這是為了減少公開曝光賞金金額，從而降低MDS漏洞的嚴(yán)重性。VUSec拒絕了這個(gè)提議，并威脅稱將退出漏洞賞金計(jì)劃以示抗議。英特爾最終將獎(jiǎng)金改為10萬(wàn)美元。Giufrrida說“很明顯英特爾在采取措施，這符合他們的利益?！?
這么多研究人員幾乎在同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)現(xiàn)了MDS安全漏洞顯得有點(diǎn)兒怪異，但TU Graz研究人員表示，這是可以預(yù)料到的：“幽靈”和“熔毀”的發(fā)現(xiàn)為黑客打開了一個(gè)新的、非常復(fù)雜的、未被探索的攻擊面，這可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。硬件中的基本安全漏洞將在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)。
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