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Forscher des MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory haben eine Angriffstechnik entwickelt, die aktuelle Schutzmaßnahmen gegen Spectre-v2-Side-Channel-Angriffe auf AMD- und Intel-Prozessoren umgeht. TONTOU nutzt das Zeitfenster zwischen der Bereinigung des Branch-Predictor-Zustands und dessen anschließender Verwendung. Wer bereits unprivilegierten Code auf einem Linux-System ausführen kann, liest darüber sensible Informationen aus dem Kernel-Speicher aus.
Moderne Prozessoren bearbeiten wahrscheinliche Programmpfade über Branch Prediction und spekulative Ausführung vorab. Spectre v2 manipuliert den Indirect Branch Predictor so, dass der Prozessor vorübergehend Code an einer vom Angreifer beeinflussten Stelle ausführt. Gegenmaßnahmen wie Intel eIBRS oder AMD Safe RET neutralisieren die relevanten Predictor-Zustände – sie setzen dabei jedoch voraus, dass niemand diesen Zustand bis zur Ausführung des geschützten Branches erneut beeinflusst.
Die durch die Forscher entdeckte Technik zeigt, dass sich dieses sogenannte „Time-of-Neutralization to Time-of-Use“-Fenster ausnutzen lässt. Mithilfe eines sogenannten Interrupt-Injection-Angriffs plant ein unprivilegiertes Programm Timer-Interrupts so, dass sie während der Kernel-Ausführung im entscheidenden Zeitfenster auftreten. Der dadurch aufgerufene Interrupt-Handler kann verwendet werden, um den Branch Predictor nach seiner Neutralisierung erneut zu manipulieren, was Angriffe auf alle Arten von Indirect Branches ermöglicht. Voraussetzung für eine erfolgreiche Ausnutzung ist u. a. eine präzise zeitliche Abstimmung.
Die Forscher testeten die Technik auf neueren Intel- und AMD-Prozessoren. Auf einem AMD-Zen-2-System mit aktuellen Spectre-v2-Schutzmaßnahmen demonstrierten sie einen vollständigen Exploit, der beliebigen Kernel-Speicher mit 5,47 Byte pro Sekunde ausliest. AMD ordnet den Safe-RET-bezogenen Teil als Problem der Linux-Implementierung ein und nennt Zen 1 bis Zen 4 als potenziell betroffene Produktfamilien.
Autor: Michael Niers
