Почти всички съвременни процесори са уязвими към проблема Collide+Power

Експертите, които преди време участваха в откриването на прословутите хардуерни уязвимости Spectre и Meltdown, разработиха нова атака по страничен канал, която може да доведе до изтичане на данни и работи на практика с всеки съвременен процесор.

Изследователският екип включва експерти от Технологичния университет в Грац и Центъра за информационна сигурност „Хелмхолц“ в Германия (CISPA).

Новата атака, наречена Collide+Power, се сравнява с уязвимостта Meltdown и се приписва на уязвимостите в микроархитектурното дискретизиране на данните (MDS).

Collide+Power е универсална софтуерна атака, която може да се прилага към всяко приложение, всеки тип данни и работи срещу устройства, базирани на процесори на Intel, AMD и Arm. Уязвимостта е с идентификатор CVE-2023-20583, а сорс кодът се очаква скоро да бъде публикуван в GitHub.

В същото време изследователите подчертават, че Collide+Power е трудно да се нарече истинска уязвимост. По същество атаката просто злоупотребява с факта, че някои модули на процесора са проектирани да споделят данни от различни защитени области.

Това дава възможност на хакера да използва тези споделени модули, за да слее своите данни с данните на потребителското приложение. За да направи това, атакуващият измерва консумацията на енергия на процесора, като променя контролираните от него данни и идентифицира данните, принадлежащи на потребителските приложения.

Collide+Power разчита на анализа на консумацията на енергия от процесора, за да разкрие съдържанието на неговата кеш памет. Атаката може да бъде полезна например за разкриването на криптиращите ключове, ако нападателят има непрекъснат достъп до хардуера на жертвата.

Така например непривилегирован нападател, който използва зловреден софтуер, инсталиран на целевото устройство, може да използва атаката Collide+Power, за да получи чувствителни данни, включително пароли и ключове за криптиране. Изследователите отбелязват също, че тази атака има потенциала да задълбочи други известни проблеми и уязвимости по страничните канали, включително PLATYPUS и Hertzbleed.

„Предишните софтуерни атаки по странични канали, като например PLATYPUS и Hertzbleed, бяха адресирани към криптографските алгоритми и изискваха точно познаване на алгоритъма или програмата на жертвата, работеща на целевата машина. За разлика от тях Collide+Power е ориентиран към подсистемата на паметта на процесора, което позволява абстрахиране от точните реализации, тъй като всички програми използват в някаква степен тази подсистема. Освен това всеки сигнал, който влияе на консумацията на енергия, може да бъде използван от Collide+Power“, пишат експертите.

Специалистите описват два варианта на атаката Collide+Power. В първия вариант, MDS-Power, който изисква да е активирана hyperthreading технологията, атаката е насочена към информацията, свързана с приложение, което има постоянен достъп до конфиденциалните данни, като например криптиращия ключ.

Тъй като по време на този процес жертвата постоянно презарежда секретната информация и получава достъп до определени компоненти на процесора, нападател с нишка на същото физическо ядро може да използва Collide+Power, за да предизвика колизии между секретната информация и контролираните от него данни.

При втория вариант на атаката, Meltdown-Power, не се изисква хипертрейдинг и постоянен достъп до секретните данни.

„В този случай нападателят използва така наречения prefetch-gadget в операционната система. Този prefetch-gadget може да се използва за доставяне на произволни данни до споделения елемент на процесора, като отново предизвиква колизии и дава възможност чувствителните данните да бъдат възстановени“, обясняват изследователите.

Въпреки че на теория подобни атаки могат да имат сериозни последици, на практика нивото на изтичане на данни е сравнително ниско и експертите признават, че е малко вероятно в близкото бъдеще Collide+Power да бъде използвана срещу крайни потребители.

Всъщност експертите са успели да постигнат изтичане на данни със скорост 4,82 бита на час, при условие че целевото приложение е имало постоянен достъп до чувствителната информация и атакуващият е можел директно да чете данните за консумацията на енергия на процесора чрез RAPL (Running Average Power Limit) интерфейса.

При тази скорост на атакуващия ще са му необходими няколко часа, за да получи паролата, няколко дни, за да получи ключа за криптиране, и повече от месец, за да научи нечий 4096-битов ключ RSA.

Но това е съвсем достатъчно, ако се работи например с откраднат военен компютър или нещо друго от подобен род.

При по-специфични обстоятелства нападателят може да постигне по-висока скорост на изтичане на данни – до 188 бита на час. Всичко зависи от целевото приложение и от информацията в паметта, както и къде в паметта е записана. Тази скорост е възможна, например, „ако ключът или паролата се подават в кеша на няколко пъти“ – някои алгоритми работят именно по този начин.

Отбелязва се още, че защитата от Collide+Power и от колизиите свързани с нея е много трудна за изпълнение на хардуерно ниво, но защитата от такива атаки може да се осъществи просто като се гарантира, че атакуващият не може да проследява данните за консумацията на енергия от процесора на целевата машина.

И още, специалистите на AMD регистрират проблема като AMD-SB-7006, но оценяват неговата значимост като ниска. Бюлетинът за сигурност на Arm се позовава на общи препоръки за сигурност на архитектурата. Intel също съобщава, че не планира да публикува специален бюлетин и просто препраща клиентите си към предишни препоръки, свързани с атаки чрез измерване консумацията на енергия.