Теги → spectre
Быстрый переход

Intel Whiskey Lake включают аппаратные заплатки против Meltdown и Foreshadow

Анонс новейших чипов Intel семейства Whiskey Lake оставил за скобками один очень важный факт: эти процессоры стали первыми потребительскими чипами компании, которые получили аппаратные, на уровне кремния, исправления против уязвимостей Meltdown и Foreshadow. Вначале эту информацию сообщил отраслевой аналитик Ашраф Эасса (Ashraf Eassa) в своём Twitter, а затем журналисты обратились за комментариями к самой Intel.

Представитель компании подтвердил, что чипы Whiskey Lake действительно получили первые аппаратные исправления, но при этом представленные одновременно процессоры Amber Lake их по-прежнему не имеют. В настоящее время заплатки против Spectre и Meltdown на уровне микрокода и ОС, которые разработала Intel, могут снижать производительность на уровень до 10 % (в зависимости от рабочей нагрузки) на последних кристаллах, а на более старых процессорах потери могут быть ещё бо́льшими. Новые заплатки, которые внесены на уровне дизайна микросхемы, должны уменьшить или даже нивелировать влияние на производительность.

Первая волна аппаратных исправлений оказалось довольна ограниченной, но Intel говорит, что со временем будут вноситься всё новые исправления на уровне кристаллов. Процессоры Whisky Lake по-прежнему нуждаются в использовании различных комбинаций программных заплаток для борьбы с большинством вариантов уязвимостей, но зато в них полностью на аппаратном уровне нивелирована опасность атак Meltdown и L1TF Foreshadow.

Ранее считалось, что первыми кристаллами Intel с аппаратными заплатками станут процессоры Cascade Lake для сектора ЦОД — по крайней мере, не так давно компания обнародовала эти данные на мероприятии Hot Chips 2018. Впрочем, Cascade Lake получат более продвинутые аппаратные исправления: например, в них будет защита против Spectre 2, тогда как процессоры Whiskey Lake полагаются против таких атак исключительно на программные заплатки.

Представители Intel уверяют, что со временем такие же средства защиты против Spectre 2 поступят и в дизайн потребительских процессоров. Ограниченный спектр исправлений на уровне кремния говорит о том, что Intel, как и многие другие компании, пострадавшие от этих уязвимостей, все ещё находится на раннем этапе решения проблемы. Не сообщается, включают ли чипы Cascade Lake аппаратные заплатки против L1TF Foreshadow, но это вполне логично.

Так или иначе, появление первых исправлений на уровне кристалла может помочь устранить возможность потенциальных будущих уязвимостей, связанные с принципами работы методов спекулятивных вычислений. Новые варианты, обнаруживаемые и публикуемые с завидной регулярностью, основаны подчас на тех же методах, что Spectre и Meltdown. Intel не раскрывает подробности о природе аппаратных заплаток, видимо, не желая давать козыри злоумышленникам.

Со времени публикации первоначальной информации о трёх видах уязвимостей CPU, связанных со спекулятивными вычислениями (под общим именем Meltdown и Spectre), был раскрыт целый ряд новых аналогичных вариантов атак — например, CVE-2018-3639, BranchScope, SgxSpectre, MeltdownPrime и SpectrePrime, Spectre 1.1 и 1.2, SpectreRSB и L1TF Foreshadow. Исследователи убеждены, что это далеко не полный список и в перспективе будут обнаружены новые виды подобных уязвимостей.

Вполне логично предположить, что и другие новые процессоры Intel, вроде ожидаемых моделей серии 9000, тоже получат аппаратные исправления, но официальных данных на этот счёт пока нет.

Новые патчи против Spectre: Intel «случайно» запретила говорить о побочных эффектах

Как известно, обновления микрокода для процессоров Intel, направленные на закрытие уязвимостей Meltdown и Spectre, а также их производных, приводят к снижению производительности. Теперь же Intel это формально подтвердила, запретив публиковать результаты тестов процессоров после обновления микрокода.

Этот год начался для Intel с обнаружения в её процессорах нескольких крупных уязвимостей, и затем регулярно обнаруживались новые уязвимости. Компания Intel старается максимально оперативно реагировать на всё новые уязвимости в безопасности своих процессоров и выпускать обновления микрокода, которые эти «дыры» закрывают. И очередное обновление микрокода, выпущенное под Linux, помимо «заплаток» принесло и новое лицензионное соглашение.

Кроме прочего в нём говорится, что пользователь не имеет права публиковать результаты тестов или сравнивать их с другими результатами. Получается, что Intel попросту запрещает своим пользователями даже проверять, насколько сильно изменяется производительность процессоров после установки обновлений.

Данное условие к тому же неэтично по отношению к пользователям, причём как в серверном, так и в потребительском сегментах, ведь оно по сути запрещает им оценивать влияние различных обновлений микрокода на производительность своих систем. Возможно, в некоторых странах такое требование и вовсе незаконно.

По всей видимости, Intel опасается за свой имидж, которому явно не пойдёт на пользу информация о снижении производительности после обновлений. Ведь в том, что обновления негативно сказываются на производительности процессоров Intel, сомневаться не приходится. И даже если по отдельности их влияние незначительно, все вместе они вполне могут ощутимо ударить по производительности процессоров. Однако подобное условие в лицензионном соглашении также не красит Intel и явно не скажется положительно на её имидже.

Поэтому уже к моменту публикации данной заметки компания Intel прокомментировала сложившуюся ситуацию. В официальном заявлении говорится, что компания обновит лицензионное соглашение и «решит данную проблему». Новая версия соглашения будет выпущена уже совсем скоро. Также было отмечено, что Intel «является активным участником сообщества открытого программного обеспечения и по-прежнему приветствует все отзывы».

Первые аппаратные заплатки Intel против Spectre — для чипов Cascade Lake

В начале года общественность узнала о существовании в современных процессорах застарелых ошибок, связанных с принципами работы методов спекулятивных вычислений и делающих возможными атаки по сторонним каналам под общими именами Meltdown и Spectre. Теперь Intel на мероприятии Hot Chips 2018 официально объявила о том, что её процессоры Cascade Lake для сектора ЦОД получат аппаратные заплатки против этих уязвимостей и аппаратную поддержку скоростной кеш-памяти Optane в формате DIMM. Подобные же исправления поступят в настольные процессоры, но компания не сообщила пока конкретной информации на этот счёт.

14-нм чипы Cascade Lake будут противостоять процессорам AMD EPYC Rome, которые производится на 7-нм мощностях TSMC. На 2019 год Intel готовит новое семейство Cooper Lake, но и эти серверные процессоры будут выпускать на ещё одной модернизированной версии 14-нм техпроцесса. А 10-нм процессоры Ice Lake доберутся до серверного рынка лишь в 2020 году.

Существующие программные исправления приводят к снижению производительности, которая зависит от рабочей нагрузки, но аппаратные заплатки призваны уменьшить этот негативный эффект. В некоторых задачах производительность может упасть на 10 %, а в нагрузках, связанных с вводом-выводом и с активной работой накопителей — существенно сильнее. Стоит отметить, что в Cascade Lake будут аппаратно закрыты не все уязвимости, связанные со спекулятивными вычислениями.

Intel по-прежнему будет использовать комбинацию прошивки и программного обеспечения для некоторых уязвимостей. Например, для Spectre 1 будут применяться программные заплатки уровня ОС и менеджера виртуальной машины (VMM).  Для Spectre 2 — программно-аппаратные исправления, для Spectre 3 — только аппаратные. Spectre 3a и 4, а также выявленные позднее уязвимости будут требовать заплаток на уровне прошивки, ОС и VMM. Впрочем, аппаратные новшества могут быть полезны и для борьбы против других атак, связанных со спекулятивными вычислениями. Intel не раскрывает подробности о природе аппаратных заплаток, видимо, не желая давать козыри потенциальным злоумышленникам.

Процессоры Cascade Lake наследуют основные элементы дизайна семейства чипов Xeon Scalable: до 28-ядер (56 потоков), до 38,5 Мбайт кеша L3, новый интерфейс UPI (Ultra Path Interface), до шести каналов памяти, поддержка AVX-512 и до 48 линий PCIe. И да, они совместимы с той же контактной площадкой, что и существующие процессоры, так что обновление будет относительно простым.

Помимо аппаратных заплаток против Meltdown и Spectre главное новшество — использование улучшенного 14-нм++ техпроцесса. Intel заявляет, что обновлённые нормы печати кристаллов позволили ей повысить частоты, снизить энергопотребление и ввести целенаправленные улучшения в критически важных скоростных показателях чипа.

Intel также добавила поддержку новых инструкций VNNI (Vector Neural Network Instructions), которые оптимизируют работу с мелкими типами данных, обычно используемыми в процессах машинного обучения и принятия решений. Инструкции VNNI объединяют три команды в одну для повышения производительности Int8 (VPDPBUSD) и две инструкции — для увеличения скорости Int16 (VPDPWSSD).

Современные процессоры Intel Xeon Scalable не поддерживают высокоскоростную постоянную память 3D XPoint в формате модулей DIMM. Эти скоростные накопители под маркой Optane предназначены для установки в интерфейс DRAM, как обычные модули ОЗУ, но выпускаются ёмкостью 128, 256 и 512 Гбайт. Они позволяют сделать большой скачок в производительности ряда зависимых от скорости накопителей задач.

Обнаружены ещё три уязвимости процессоров Intel

Стало известно об ещё трёх уязвимостях процессоров Intel, которые могут использоваться вредоносным ПО и виртуальными машинами для похищения секретной информации из компьютерной памяти. Речь, в частности, может идти о паролях, личных и финансовых записях и ключах шифрования. Они могут быть извлечены из других приложений и даже защищённых хранилищ SGX и памяти в режиме SMM (System Management Mode). Уязвимы ПК, настольные системы и серверы.

REUTERS/Mike Blake

REUTERS/Mike Blake

Эти уязвимости, связанные с механизмом спекулятивных вычислений, были обнаружены исследователями ещё в январе, и тогда же Intel была проинформирована. В официальном блоге ведущий производитель процессоров для ПК и серверов сообщил, что в сочетании с обновлениями, выпущенными ранее в этом году, новые представленные сегодня заплатки смогут защитить пользователей от очередных уязвимостей. «Нам неизвестны случаи использования любого из этих методов в реальной обстановке для кражи данных, но это ещё раз напоминает о необходимости всем придерживаться основных правил безопасности», — отметила Intel.

Компания назвала этот набор уязвимостей L1TF (L1 Terminal Fault) и отметила, что два варианта атак можно закрыть с помощью уже доступных сейчас обновлений. А третий, который затрагивает лишь часть пользователей, — например, определённые центры обработки данных, — может потребовать дополнительных мер защиты.

Всего упомянуто три варианта атак: CVE-2018-3615 (извлечение данных из памяти анклавов Intel SGX), CVE-2018-3620 (извлечение данных из SMM и областей памяти ядра ОС) и CVE-2018-3646 (утечка данных из виртуальных машин). Уязвимости используют то обстоятельство, что при доступе к памяти по виртуальному адресу, приводящему к исключению (terminal page fault) из-за отсутствия флага Present в таблице страниц памяти (PTE), процессоры Intel спекулятивно рассчитывают физический адрес и загружают данные, если они имеются в L1-кеше. Спекулятивные расчёты производятся до проверки наличия данных в физической памяти и их доступности для чтения. Потом, в случае отсутствия флага Present в PTE операция отбрасывается, но информация оседает в кеше и её можно извлечь по сторонним каналам. Опасность L1TF состоит в том, что можно определить данные по любому физическому адресу (например, атаковать основную ОС из гостевой системы).

Исследователи, выявившие уязвимость, назвали её Foreshadow. «Когда вы смотрите на то, что с помощью Spectre и Meltdown взломать невозможно, то среди немногих областей остаются анклавы Intel Software Guard Extensions (SGX), — сказал Wired участник открытия Foreshadow Даниэль Генкин (Daniel Genkin). — SGX оставался неподвластен Spectre, поэтому наша работа в этом направлении была следующим логическим шагом».

AMD тоже прокомментировала ситуацию, сообщив на странице безопасности, посвящённой Specre-подобным уязвимостям: «Как и в случае с Meltdown, мы полагаем, что наши процессоры из-за архитектуры аппаратной защиты страниц памяти не подвержены новым вариантам атаки спекулятивного исполнения, называемым Foreshadow или Foreshadow-NG. Мы советуем клиентам, работающим с процессорами EPYC в своих центрах обработки данных, в том числе в виртуализированных средах, не устанавливать заплатки программного обеспечения для Foreshadow на свои платформы AMD». Совет этот не будет лишним, ведь подобные обновления безопасности могут снижать производительность систем.

Со времени публикации первоначальной информации о трёх видах уязвимостей CPU, связанных со спекулятивными вычислениями (под общим именем Meltdown и Spectre), был раскрыт целый ряд новых аналогичных вариантов атак — например, CVE-2018-3639, BranchScope, SgxSpectre, MeltdownPrime и SpectrePrime, Spectre 1.1 и 1.2 или SpectreRSB. Исследователи не исключают обнаружения новых видов подобных уязвимостей.

После первоначального обнародования сведений о Spectre и Meltdown Intel расширила свою программу стимулирования выявления уязвимостей и ошибок, открыв её для большего количества исследователей в области безопасности и предложив более крупные денежные вознаграждения.

Смартфоны Samsung Galaxy S7 оказались уязвимы к атакам Meltdown

Популярные смартфоны Samsung Galaxy S7 содержат уязвимость в чипе, обнаруженную ещё в начале этого года, что ставит под удар десятки миллионов устройств, которые могут быть взломаны злоумышленниками — об этом исследователи из Технического университета в Граце (Австрия) сообщили журналистам Reuters. Речь идёт о пресловутой уязвимости Meltdown, которая, как считалось, не затрагивает ARM-чипы, используемые в Galaxy 7 и других смартфонах Samsung.

Reuters

Reuters

Команда исследователей собирается обнародовать свои выводы в среду на конференции по безопасности Black Hat в Лас-Вегасе. Специалист Майкл Шварц (Michael Schwarz) сказал, что они изучают влияние Meltdown и на другие модели смартфонов и ожидают, что в ближайшем будущем обнаружат больше уязвимых устройств.

«Возможно, уязвимостью затронуто гораздо больше смартфонов, о которых мы пока не знаем, — подчеркнул он. — Теоретически речь идёт о сотнях миллионов аппаратов, которые подвержены атакам Meltdown, и проблема не может быть исправлена, потому что производители до сих пор о ней не знают».

Samsung заявила, что выпустила заплатки в январе и июле, чтобы защитить телефоны Galaxy S7 от Meltdown. «Samsung очень серьёзно относится к безопасности, и при разработке продуктов и услуг приоритет всегда отдаётся безопасности», — сказал корейский производитель в своём заявлении. Представительница Samsung поспешила отметить, что до сих пор не было доказанных случаев, когда Meltdown использовался бы для атаки на Galaxy S7 и что ничего не известно об уязвимости других смартфонов Samsung.

reuters

Reuters

Meltdown и схожая уязвимость Spectre эксплуатируют особенности работы механизма спекулятивных вычислений современных процессоров и могут быть использованы для доступа к защищённым областям кеш-памяти CPU. Пока нет громких случаев взлома с использованием подобных атак, вариантов которых обнаружено уже более десятка. Тем не менее, производители вынуждены выпускать заплатки, которые нередко сказываются на производительности системы.

Согласно данным исследовательской фирмы Strategy Analytics, Galaxy S7 в настоящее время используется примерно 30 миллионами человек.

Новая Spectre-подобная уязвимость CPU нацелена на буфер возврата из стека

Исследователи обнаружили ещё одну уязвимость, связанную с атаками по сторонним каналам спекулятивного исполнения команд, позволяющую злоумышленникам получать доступ к конфиденциальным данным на уровне CPU. Новый эксплойт Spectre-класса, получивший название SpectreRSB, был подробно описан исследователями из Калифорнийского университета в Риверсайде в их опубликованной научно-исследовательской работе. Хотя уязвимость затрагивает по-прежнему процесс спекулятивного исполнения команд, в отличие от других вариантов, она нацелена на новую часть процесса, называемую буфером возврата из стека (RSB, Return Stack Buffer).

«В этой статье мы представляем новое направление Spectre-подобных атак, которое не закрывается уже выпущенными заплатками, — сообщил в своей работе исследователь безопасности Наэль Абу-Газале (Nael Abu-Ghazaleh). — В частности, атаки используют буфер возврата из стека (RSB), чтобы вызвать спекулятивное выполнение и получить доступ к конфиденциальной информации».

Принцип работы спекулятивного исполнения команд позволяет производить атаку злоумышленнику с локальным пользовательским уровнем доступа. Со времени обнародования уязвимостей Metldown и Spectre в январе был раскрыт целый ряд альтернативных вариантов, но почти все они были нацелены на блок предсказателя ветвлений или кеш-память CPU.

«RSB можно рассматривать как ещё один предсказатель ветвлений, используемый для инструкций возврата (тогда как основной предсказатель применяется для инструкций ветвления)... Итак, эта атака похожа на Spectre, но с другой отправной точкой, которая имеет некоторые свои особенности», — отметил исследователь.

С помощью вредоносного кода можно «загрязнить» RSB, подставив нужный адрес возврата и хотя затем CPU отбракует неверно выполненные инструкции, злоумышленные получат возможность восстановить данные защищённого потока из кеша. При этом, как отмечают исследователи, этот механизм проще, чем атака на предсказатель ветвлений. SpectreRSB также позволяет извлекать данные в том числе из защищённых областей Intel SGX.

По словам исследователей, об уязвимости были проинформированы Intel, AMD и ARM — все их современные процессоры используют RSB для предсказания адресов возврата. Они также добавили, что новая уязвимость не закрывается ни одной из существующих заплаток или обновлений микрокода и требует дополнительных мер.

Однако Intel утверждает, что это не так. «Атака SpectreRSB связана с манипуляцией целевым кешем адресов ветвлений (CVE-2017-5715, branch target injection), и мы ожидаем, что описанные в этой работе уязвимости будут закрыты тем же образом, — сказал представитель Intel. — Мы уже опубликовали руководство для разработчиков в техническом документе „Борьба с атаками по сторонним каналам спекулятивного исполнения“. Мы благодарны за текущую работу исследовательского сообщества, поскольку мы совместно трудимся, чтобы защитить пользователей».

Помимо других заплаток, исследователи UC-Riverside заявили, что уже существует специальная защита для борьбы с SpectreRSB, получившая название «Перезаполнение RSB» — в настоящее время она доступна для чипов Intel Core i7 (начиная с семейства Skylake). Впрочем, этот метод несколько замедляет работу буфера.

Со времени публикации первоначальной информации о трёх видах уязвимостей CPU, связанных со спекулятивными вычислениями (под общим именем Meltdown и Spectre), был раскрыт целый ряд новых аналогичных вариантов атак — например, CVE-2018-3639, BranchScope, SgxSpectre, MeltdownPrime и SpectrePrime, Spectre 1.1 и 1.2. Исследователи не исключают обнаружения новых видов подобных атак, в том числе нацеленных на RSB.

Защита от Spectre в Chrome требует повышенного потребления памяти

Meltdown, Spectre и подобные им критические уязвимости современных центральных процессоров будут иметь негативные последствия для всей компьютерной отрасли ещё долгие годы. Например, в 67-й версии Google Chrome для всех пользователей была включена защита от ошибки Spectre «Изоляция сайта», в результате чего веб-обозреватель стал потреблять на 10–13 % больше оперативной памяти.

Заплатка заставляет Chome создавать больше процессов визуализации. Каждый такой процесс стал более коротким и вызывает меньше внутренних конфликтов, но из-за увеличения их числа происходит перерасход памяти. Это заметный удар по эффективности браузера, и без того имевшего повышенный аппетит к памяти. Путём эксплуатации уязвимостей в алгоритмах предсказания ветвлений Spectre позволяет злоумышленникам получать доступ к защищенной информации в кеш-памяти процессора, что может привести к утечке таких чувствительных для безопасности данных, как пароли, ключи шифрования или информация личного характера.

«Изоляция сайта — крупное изменение в работе Chrome, которое ограничивает каждый процесс визуализации материалами с одного сайта. …Это означает, что даже если атака Spectre будет осуществлена на вредоносном сайте, данные с других открытых сайтов, при общих условиях, не будут загружаться в тот же процесс, и поэтому злоумышленникам будет доступно меньше информации. Это существенно снижает угрозу Spectre», — пояснил Чарли Рейс (Charlie Reis) из Google.

Защита «Изоляция сайта» была доступна в качестве экспериментальной функции с 63-й версии, выпущенной вскоре после раскрытия уязвимостей Meltdown и Spectre, а теперь она активирована у 99 % пользователей Chrome на всех платформах. Команда разработчиков продолжает усердно работать над оптимальным компромиссом между быстродействием и безопасностью.

Возможность обезопасить компьютер от утечек информации дорого стоит, и подобные заплатки в конечном счёте затронут очень многие аспекты. Причём чем выше требования к конфиденциальности, тем больший урон производительности можно ожидать в современных и, особенно, более старых поколениях процессоров.

Обнаружена ещё одна Spectre-подобная уязвимость чипов Intel

Не зря специалисты назвали ключевые уязвимости современных CPU, связанные со спекулятивными вычислениями, именем Spectre — эти призраки, похоже, ещё долго будут бродить по миру и терзать IT-индустрию. По крайней мере, корпорация Intel выплатила $100 тысяч за выявление очередной уязвимости её процессоров, связанной с утечками важных данных и близкой к Spectre 1 (CVE-2017-5753 или bounds check bypass — обход проверки границ).

Эта внушительная цифра выплат была обнародована через платформу поиска уязвимостей Hacker One и почти сразу привлекла внимание наблюдателей в области безопасности. Затем в Twitter было дано пояснение, что речь идёт о новой уязвимости процессоров Intel, которой был присвоен идентификатор CVE-2018-3693.

Стало также известно, что Intel поблагодарила Владимира Кирианского (Vladimir Kiriansky) из Массачусетского технологического института и Карла Вальдспургера (Carl Waldspurger) из Carl Waldspurger Consulting за сообщение о проблеме и координированную работу с индустрией по раскрытию информации о новой уязвимости. Чуть позже была опубликована и работа этих исследователей.

Согласно документу, на самом деле специалисты выявили две новых вариации первоначальной уязвимости Spectre 1. Они назвали их Spectre1.1 и Spectre1.2, однако именно Spectre 1.1, похоже, является наиболее проблемной, получившей собственный номер CVE. Исследование было проведено ещё в феврале 2018 года. Сейчас Intel уже обновила документацию по Spectre, включив в неё как описание нового варианта атаки, так и способы программной борьбы с ним.

Директор Oracle по обеспечению безопасности Эрик Морис (Eric Maurice) подтвердил, что его фирма обдумывает собственные программные заплатки. «Сегодня было заявлено о новой уязвимости процессоров. Уязвимость CVE-2018-3693 («Bounds Check Bypass Store» или BCBS) тесно связана с Spectre 1, — отметил он. — Как и в предыдущих вариациях Spectre и Meltdown, Oracle активно взаимодействует с Intel и другими отраслевыми партнёрами для разработки технических исправлений против этого варианта атаки CPU».

Господин Морис отметил, что новые варианты уязвимостей, использующие те же принципы, что и Spectre или Meltdown, весьма вероятны, ожидаемы и наверняка будут выявлены в обозримом будущем. «К счастью, условия использования этих архитектурных проблем остаются одинаковыми: злоумышленники вначале должны получить привилегии, необходимые для установки и исполнения вредоносного кода на целевых системах», — подчеркнул он.

Исследователи выразили убеждение, что проблема с перекрытием спекулятивных буферов Spectre1.1 может быть полностью исправлена аппаратными средствами. По их словам, будущие чипы полностью закроют возможность подобных методов атак без особого влияния на производительность.

Стоит отметить, что ещё не было обнаружено вредоносного ПО, производящего успешные атаки с помощью дыр Spectre и Meltdown, не говоря уже о различных новых вариантах. То же касается и Spectre-подобных методов, которые были выявлены с января (CVE-2018-3639, BranchScope, SgxSpectre, MeltdownPrime и SpectrePrime). Просто заплатки уже достаточно широко установлены, что сильно усложняет атаки; вдобавок последние крайне сложны в использовании и не стоят затрачиваемых усилий, ведь существует множество более простых ошибок, дающих возможность повысить привилегии зловреда и использовать их для доступа к ядру или другому защищённому ПО.

Официальное заявление корпорации Intel об обнаруженной уязвимости:

«Мы продолжаем работать вместе с исследователями по безопасности, партнёрами и участниками академического сообщества над тем, чтобы защитить наших заказчиков от новых угроз безопасности, и, по мере возможности, мы стараемся упростить публикацию новой информации о безопасности, а также соответствующих рекомендаций для наших партнеров по отрасли и для заказчиков. С учётом этого сегодня мы публикуем подробности об устранении целого ряда потенциальных проблем, в том числе о разновидности уязвимости Variant1, получившей название Bounds Check Bypass Store, по которой уже были опубликованы соответствующие рекомендации для разработчиков. Дополнительная информация опубликована на соответствующей странице нашего сайта, посвящённой безопасности продуктов. Защита данных наших заказчиков и обеспечение безопасности наших продуктов является для Intel одним из ключевых приоритетов».

Реакция Intel, ARM и AMD на новую Spectre-подобную уязвимость

Недавно специалисты по безопасности из Microsoft и Google сообщили об очередной выявленной ещё в ноябре 2017 года аппаратной уязвимости современных процессоров, использующих блоки спекулятивных вычислений. Какова же реакция Intel, AMD и ARM на неутешительную новость об обнаружении Spectre-подобной уязвимости CVE-2018-3639 (вариант 4)?

«Вариант 4 использует принципы спекулятивного исполнения команд, общий для большинства современных процессорных архитектур и позволяет получать доступ к определённым видам данных через сторонние каналы», — отметила исполнительный вице-президент Intel по безопасности продуктов Лесли Калбертсон (Leslie Culbertson).

«В данном случае исследователи продемонстрировали Вариант 4 в среде исполнения кода на определённом языке. Хотя мы не знаем об успешном использовании браузеров, наиболее распространённый пример такого рода — это исполнение кода JavaScript в веб-обозревателях. Начиная с января большинство ведущих браузеров уже получили заплатки для Варианта 1 в их средах исполнения — обновления существенно увеличивают сложность использования атак по сторонним каналам в веб-браузере. Они также применимы к Варианту 4 и уже доступны для потребителей сегодня», — добавила она.

По словам госпожи Калбертсон, Intel и другие компании будут выпускать новые версии микрокода и программные заплатки для более эффективного противодействия зловредам, использующим четвёртый вариант атаки. Эти заплатки сейчас тестируются производителями компьютеров и устройств. Интересно, что они будут отключены по умолчанию при распространении среди потребителей — по-видимому, потому что риск успешной атаки крайне низок и защита против неё не стоит падения производительности. Это очень сложная уязвимость, которую можно закрыть, но при этом крайне тяжело использовать. Ещё одна причина отключения заплаток по умолчанию может скрываться в потенциальных проблемах со стабильностью систем с ранними версиями обновлений против Spectre.

Лесли Калбертсон добавила: «Мы уже передали OEM-производителям и поставщикам системного ПО предварительное тестовое обновление микрокода против Версии 4 — в ближайшие недели будут выпущены финальные варианты заплатки, которые начнут развёртываться в новых версиях BIOS и обновлениях ОС. Эта заплатка будет отключена по умолчанию, предоставляя клиентам возможность включить её. Мы ожидаем, что большинство отраслевых партнёров по программному обеспечению тоже будут отключать исправление по умолчанию. В этой конфигурации мы не заметили влияния на производительность. Если же заплатка активирована, мы наблюдали снижение производительности на 2–8 процентов на основе средних оценок в тестах вроде SYSmark 2014 SE и SPEC, для клиентских и серверных систем».

Пресс-секретарь ARM тоже прокомментировал ситуацию: «Этот последний вариант Spectre затрагивает небольшое количество ядер ARM семейства Cortex-A и исправляется с помощью встроенного обновления прошивки, которое можно найти на нашем веб-сайте. Как и в предыдущих опубликованных вариантах Spectre, последний может быть задействован только в том случае, если особый тип вредоносного ПО исполняется непосредственно на клиентском устройстве. ARM настоятельно рекомендует, чтобы пользователи соблюдали общие правила безопасности против вредоносного ПО и старались вовремя обновлять своё программное обеспечение».

ARM также сообщила, что к июлю этого года выпустит обновлённые схемы однокристальных систем на базе ядер Cortex-A72, Cortex-A73 и Cortex-A75, которые будут аппаратно устойчивы ко второму варианту Spectre, а Cortex-A75 также получит обновление против Meltdown (вариант 3).

Представитель AMD рассказал об исправлениях на уровне ОС: по сути, некоторые ключевые регистры нуждаются в настройке, чтобы противостоять атакам по Варианту 4: «AMD рекомендует установить заплатки против SSB [the speculative store bypass] через обновления операционной системы для процессоров семейства 15 (продукты с архитектурой Bulldozer). Для получения подробной информации ознакомьтесь с технической документацией AMD. Microsoft завершает окончательное тестирование и проверку специфических для AMD обновлений для клиентских и серверных операционных систем Windows, которые, как ожидается, будут развёрнуты через стандартный процесс обновления. Аналогичным образом, дистрибуторы Linux разрабатывают обновления операционной системы против SSB. AMD рекомендует следовать указаниям от конкретных поставщиков ОС. Исходя из сложности использования уязвимости, AMD и наши партнёры по экосистеме в настоящее время рекомендуют использовать настройку по умолчанию».

Red Hat опубликовала важное руководство по четвёртому варианту, рассказав о его воздействии и принципах работы. VMware также предлагает комментарии и обновления, как и Xen Project.

Стоит отметить, что до сих пор не было обнаружено вредоносных программ, производящих успешные атаки с помощью дыр Spectre и Meltdown, не говоря уже о последнем четвёртом варианте. То же касается и различных Spectre-подобных методов, которые были выявлены с января (BranchScope, SgxSpectre, MeltdownPrime и SpectrePrime). Это обусловлено либо тем, что заплатки уже достаточно широко установлены, что делает атаки в значительной степени бесплодными; либо же такие сложные атаки просто не стоят затрачиваемых усилий, поскольку существует множество более простых ошибок, позволяющих повысить привилегии зловреда и использовать их для доступа к ядру и другим приложениям. Для повышения эффективности борьбы с Meltdown и Spectre Intel предложила использовать мощности графических ускорителей для сканирования физической памяти во время простоя и выявления программных уловок.

В целом же все выявленные аппаратные ошибки безопасности, связанные с принципом спекулятивных вычислений, дают представление о том, что годами полупроводниковая индустрия концентрировала усилия на повышении производительности, уделяя куда меньше внимания механизмам защиты памяти.

Microsoft и Google обнаружили четвёртую уязвимость класса Meltdown-Spectre

Исследователи из Microsoft и Google обнаружили четвёртый вариант уязвимости современных процессоров класса Meltdown-Spectre, позволяющий несанкционированно получать доступ к данным. Эти ошибки спекулятивного исполнения команд в теории могут быть использованы вредоносным ПО, запущенным на уязвимом устройстве или компьютере, или злоумышленником, зарегистрированным в системе, для постепенного получения секретов (например, паролей) из защищённого ядра или памяти приложения.

Ранее были известны три основных варианта таких атак. Spectre — это название двух уязвимостей: вариант 1 или CVE-2017-5753 (обход проверки границ) и вариант 2 или CVE-2017-5715 (целевое внедрение в ветвь). Вариант 3 назывался Meltdown или CVE-2017-5754 (загрузка в кеш мошеннических данных).

Теперь исследователи рассказали о варианте 4 (CVE-2018-3639). Он затрагивает современные процессорные ядра, поддерживающие исполнение команд с изменением последовательности от Intel, AMD, ARM, а также процессоры IBM Power 8, Power 9 и System z. Следует помнить, что ядра ARM применяются во всём мире в смартфонах, планшетах и встраиваемой электронике.

Четвёртый вариант уязвимостей может быть в теории использован даже скриптами, запущенными внутри программ — например, с помощью кода JavaScript на веб-странице на вкладке браузера — для похищения конфиденциальной информации из других частей приложения (например, личных данных с другой вкладки).

Исправления, уже выпущенные против варианта 1, который является самой трудной для исправления уязвимостью, должны сделать атаки с применением варианта 4 намного сложнее. Другими словами, веб-браузеры и аналогичные программы с исполнением скриптов и другого внешнего кода, защищённые от атак Spectre 1, одновременно должны ослаблять результативность атак по варианту 4. На данный момент о реальном вредоносном ПО, которое бы задействовало вариант 4, ничего не известно.

Специалистами по безопасности, кстати, была также раскрыта ещё одна ошибка CVE-2018-3640: это мошенническое считывание системного реестра, позволяющее обычным программам получать доступ к флагам состояния оборудования — например, к регистрам, которые должны быть в идеальном мире доступны только ядру операционной системы, драйверам и гипервизорам.

Вариант 4 также называется Speculative Store Buffer Bypass и связан со спекулятивным исполнением подходящих по мнению процессорной логики команд в те моменты, когда текущие инструкции занимаются сохранением данных в медленную память. Современные CPU не желают простаивать и используют это время для ускорения работы, что серьёзно отражается на быстродействии.

Этот метод спекулятивных вычислений подразумевает перенос данных в кеш-память первого уровня. Именно на основе анализа этих остаточных данных в кеше вредоносная программа, повторяя процедуру снова и снова, может извлекать критически важную информацию. Название Spectre вполне подходит этому методу, который в чём-то похож на наблюдение за призраком.

Вариант 4 был обнаружен ещё в ноябре 2017 года совместными усилиями Янна Хорна (Jann Horn) из команды Google Project Zero и Кена Джонсона (Ken Johnson) из Microsoft. Поэтому у производителей было достаточно времени, чтобы разработать средства борьбы с уязвимостью. Сообщается, что программные заплатки против этого метода приведут к очередной деградации производительности на значение до 8 % (в перспективе за счёт оптимизаций планируется снизить урон).

Intel остановила разработку микрокода для защиты «старых» процессоров от атаки Spectre V2

В начале февраля компания Intel начала распространять исправленный микрокод для процессоров поколения Skylake, который закрывал уязвимости Spectre и Meltdown. Тогда же компания сообщила, что исправленный микрокод для процессоров прежних поколений всё ещё разрабатывается или проходит тестирование у клиентов. Обновление было обещано позже. Свежая информация гласит, что Intel решила остановить разработку обновлений для целого спектра выпущенных раньше процессоров.

В частности, процессоры поколений Penryn (2007), Yorkfield (2007), Wolfdale (2007), Bloomfield (2008), Clarksfield (2009), Jasper Forest (2010) и Intel Atom SoFIA (2015) не получат защиты от второго варианта атаки Spectre (CVE - 2017 - 5715). Согласно исследованию Intel, для этого имеются как минимум три веские причины. Во-первых, атака Spectre Variant 2 на указанных (и других микроархитектур) трудно реализуемая. Во-вторых, системы на процессорах старше 7–11 лет не могут похвастаться широкой коммерческой поддержкой (они не интересны ни производителям материнских плат, которые должны будут выпустить обновлённый BIOS, ни разработчикам операционных систем и приложений).

В-третьих, согласно опросам клиентов, все перечисленные выше поколения процессоров лежат в основе ныне «закрытых систем». Иначе говоря, они используются без подключения к Интернету (что справедливо для госкомпаний и органов власти, которые редко спешат обновлять парк ПК и ограниченно используют Интернет). На основе всех трёх заключений в Intel приняли решение остановить разработку исправленного микрокода с защитой старых процессоров от конкретной атаки Spectre, что, впрочем, не означает, что в случае появления эффективного инструмента для взлома с использованием Spectre Variant 2 компания не возобновит работы. При необходимости, сообщают в Intel, разработка микрокода может быть возобновлена.

Заплатка Windows 7 против Meltdown открывает опасную уязвимость

Январские и февральские исправления Microsoft остановили ошибку Meltdown, которая позволяла с помощью изощрённых методов получать пароли из защищённой памяти. Однако исследователь безопасности Ульф Фриск (Ulf Frisk) обнаружил, что исправления открыли гораздо худшую ошибку ядра, которая позволяет любому процессу читать и записывать в любое место памяти ядра.

По словам специалиста, проблема затрагивает только 64-битные операционные системы Windows 7 x64 и Windows Server 2008 R2. Он утверждает, что две заплатки ошибочно устанавливали бит в трансляторе виртуальной-физической памяти, известном как PLM4 (карта страниц четвёртого уровня), что в итоге позволяет пользовательскому приложению обращаться к таблицам страниц ядра.

Модуль управления памятью процессора (MMU) Intel использует эту базу 4-уровневой иерархии таблиц страниц для трансляции виртуального адреса процесса в адрес физической памяти ОЗУ. Правильно установленный бит обычно гарантирует, что ядро имеет эксклюзивный доступ к этим таблицам — в обычных условиях пользователю они недоступны.

В результате, по словам господина Фриска, ошибка делает предельно лёгкой задачу доступа к физической памяти, поскольку в Windows 7 таблица страниц PML4 находится на фиксированном адресе памяти (в Windows 10 адрес случаен). Эта ситуация означает, что злоумышленник также сможет без труда найти таблицу страниц Windows 7, которая доступна всем пользовательским приложениям.

В результате эксплоиту не нужно делать никакой лишней работы — можно просто считывать уже сопоставленную память нужного процесса, если только физическая память дополнительно не защищена расширенными страницами таблиц (EPT), используемыми для виртуализации. Microsoft, кстати, уже исправила ошибку в мартовском обновлении безопасности, переназначив бит разрешения PML4 в правильное значение. Поэтому всем пользователям Windows 7 и Windows Server 2008 R2 рекомендуется немедленно обновиться. Windows 10 и Windows 8.1 не были затронуты проблемой.

Исследователи обнаружили ещё одну Spectre-подобную атаку BranchScope

Команда учёных из четырёх университетов США обнаружила новый вариант атаки по сторонним каналам (side-channel attack), которая использует особенности спекулятивного исполнения в современных процессорах для извлечения важных данных из процессоров пользователей. По сути речь идёт об ещё одном варианте Meltdown- и Spectre-подобных атак, о которых общественность узнала в самом начале года.

Впрочем, специалисты в своём исследовании отмечают, что в отличие от предыдущих уязвимостей, их метод атакует новую секцию процесса спекулятивного исполнения команд. Уязвимость получила имя BranchScope, потому что наиболее сходна со Spectre CVE-2017-5715 (branch target injection — целевое внедрение в ветвь).

BranchScope позволяет злоумышленникам направить конвейер спекулятивных расчётов по нужному им пути для получения доступа к определённым областям памяти процессора и извлечения данных, доступа к которым в нормальных условиях у них нет. Уязвимость в целом работают похоже с CVE-2017-5715, но последняя нацелена на атаку буфера адресов ветвлений (Branch Target Buffer), который является компонентом кеша для операций прогнозирования ветвлений. В свою очередь BranchScope атакует предсказатель направленного ответвления (directional branch predictor) — процесс, который решает, какие спекулятивные операции выполняются.

Учёные отмечают, что BranchScope — первая атака по сторонним каналам, которая нацелена непосредственно на предсказатель ветвлений, и что она может использоваться в том числе для извлечения содержимого, хранящегося в анклавах SGX, наиболее защищённых областях процессоров Intel. Исследовательская группа уже успешно проверила свой метод и доказала, успешное извлечение данных из последних чипов Intel, включая Sandy Bridge, Haswell и Skylake. Команда заявила, что атака может быть запущена из пользовательского пространства (без прав администратора) и имеет коэффициент ошибок менее 1 %.

Специалисты также заявили, что поскольку речь идёт о новой атаке, в настоящее время нет никаких заплаток против BranchScope, а исправления против Spectre неэффективны. Впрочем, по их словам, закрыть уязвимость можно как аппаратными, так и программными средствами. Но в своём заявлении Intel утверждает обратное:

«Мы работаем с этими исследователями и определили, что метод, который они описывают, аналогичен ранее известным вариантам атак по сторонним каналам. Мы ожидаем, что существующие программные исправления для известных уязвимостей такого рода, такие как использование криптографии с защитой от стороннего канала, будут также эффективны против метода, описанного в этом документе. Мы считаем, что тесное партнёрство с исследовательским сообществом является одним из лучших способов для защиты клиентов и их данных, и высоко ценим работу этих исследователей».

Помимо Meltdown, Spectre и теперь BranchScope, недавно были обнаружены и другие варианты атак по сторонним каналам: SgxSpectre, MeltdownPrime и SpectrePrime.

Новая статья: Обзор ноутбука HP Spectre 13-af008ur: многопоточность ему к лицу

Данные берутся из публикации Обзор ноутбука HP Spectre 13-af008ur: многопоточность ему к лицу

Intel выпустила обновление микрокода против Spectre для Ivy Bridge и Sandy Bridge

Инженеры Intel продолжают засучив рукава трудиться над исправлением проблемы аппаратных уязвимостей процессоров компании, известной под именами Spectre и Meltdown. Впервые ещё в январе производитель выпустил помимо прочих заплаток обновления микрокода против Spectre для своих процессоров с архитектурами Broadwell, Haswell, Skylake, Kaby Lake и Coffee Lake. Но всё оказалось несколько сложнее — заплатки приводили к сбоям и перезагрузкам компьютеров, так что в итоге Intel рекомендовала партнёрам и пользователям воздержаться от установки заплаток до их доработки.

Затем компания стала более размеренно выпускать такие обновление начиная с самых актуальных процессоров и спускаясь всё дальше в прошлое — планируются заплатки для CPU вплоть до различных 45-нм решений. После ряда обновлений для Skylake, Kaby Lake, Coffee Lake, Broadwell и Haswell, выпущенных после тщательного тестирования и обкатки, дошла очередь и до архитектур Ivy Bridge и Sandy Bridge.

Компания выпустила обновления микрокода не только для настольных вариантов этих чипов, но и для различных их серверных версий, а также для некоторых вариантов Haswell, которые не были затронуты прошлыми заплатками. Напомним: обновление микрокода требуется для борьбы с вариантом Spectre CVE-2017-5715 (целевое внедрение в ветвь). Теоретически на его основе для конечных потребителей могут быть выпущены новые версии прошивок BIOS (впрочем, микрокод может загружаться и при старте ОС).

Теперь все ждущие исправлений чипы относятся к поколениям старше Sandy Bridge: речь идёт, например, о 32-нм Westmere (первый 6-ядерный CPU на базе Nehalem), 4-ядерных Nehalem (Bloomfield, Lynnfield), а также различных мобильных процессорах вроде 32-нм Arrandale и Clarkdale. Вслед за исправлением всего семейства Nehalem, Intel приступит к выпуску нового микрокода и для некоторых ещё более старых процессоров Core 2 Quad и Core 2 Duo, хотя эти заплатки всё ещё находятся на ранних стадиях тестирования.

Отрадно видеть, что компания преодолела начальные трудности и выпускает обновления на регулярной основе. Это важно, учитывая тот факт, что Spectre — очень вредная уязвимость. Она, например, может быть использована даже для доступа к данным, хранящимся в защищённых областях Intel SGX (Software Guard Extensions). Другими словами, обновления против Spectre и Meltdown по сути обязательны для всех, кто минимально заботится о неприкосновенности информации и своих паролей, хотя в некоторых задачах они могут приводить к существенному снижению производительности, особенно на относительно старых CPU.

Для множества устаревших материнских плат производители могут никогда и не выпустить новых версий BIOS, включающих свежие версии микрокода. Однако Microsoft время от времени представляет обновления Windows, включающие такие заплатки — в качестве примера можно привести KB4090007, выпущенную в конце февраля. Пока не ясно, будет ли Microsoft выпускать такие исправления для Haswell и более старых чипов.

О прогрессе инженеров Intel в деле выпуска новых версий микрокода можно следить в особом официальном документе, который постоянно обновляется.