2020-03-18
【AMD 笑了】Intel CPU 發現「LVI」新漏洞
Xeon 都變 Atom ?? 修復後性能大跌 77%?!
文: Cherry Kwok / 新聞中心
文章索引: IT要聞 處理器 INTEL

在 3 月份 Intel、AMD 的處理器才先後被爆出在 CSME 聚合式安全與管理引擎及 L1D Way Predictor 一級數據緩存路預測器存在安全漏洞,而在日前研究人員又再發現 Intel 處理器存在一個名為 LVI ( Load Value Injection ) 的漏洞攻擊,Intel 表示受影響的處理器只有關閉 Hyper-Threading 才能規避此漏洞,當然官方亦有提供了修復漏洞的更新,可惜的是,經實測後修復更新或將導致處理器性能大跌 77%!!

 

目前所有名為 Transient-Execution 暫態執行的漏洞都源於 Speculative Execution 推測執行,後者是 CPU 試圖調用未來指令前猜測優化機制,其中在 2018 年發現的「Meltdown」及「Spectre」就是第一批被披露的 Transient-Execution 漏洞,隨後 ZombieLoad、RIDL、Fallout 及 Foreshadow 等攻擊開始橫行,其中 Foreshadow 也會對 Intel 的 SGX ( Software Guard Extensions ) 軟件保護擴展指令集不利。

 

Intel SGX

Intel SGX

 

SGX 在 2015 年隨著第六代 Intel Core 處理器推出,存在於 Intel 的 Core 及 Xeon 處理器並支援各種硬體,SGX 是 CPU 指令集的架構擴展,用來保護資料不被洩露或修改,是讓應用程式能夠分區和分配記憶體區域,加密內容(如密碼、使用者資料)及限制對它們的存取。這是種非對稱保護,也就是說,作業系統或使用者應用程式不能存取安全區(enclave,Intel 稱為指定位址空間)資料,但安全區(enclave)可以存取外部虛擬空間。

 

由於 SGX 使用堅固式加密和硬件級的隔離方式,可以確保數據及程式代碼的機密性與防篡改能力,Intel 設計 SGX 是為了讓應用程式及程式代碼即使在操作系統、虛擬機管理程序或 BIOS 固件遭劫持的情況下,仍能確安全全。

 

LVI

LVI

 

近日,Bitdefender 及來自世界各地大學的研究人員公佈了 Intel 處理器中存在 LVI ( Load Value Injection ) 的新安全漏洞,新的 LVI 漏洞就像其他 Transient-Execution 暫態執行漏洞,只能緩解無法修補,並完全顛覆 Intel SGX 的核心機密保護機制。

 

LVI

 

最新發現的 LVI 安全漏洞將影響 Intel Sandy Bridge 二代 Core 以來的絕大部分產品,只有 Cascade Lake 二代 Intel Xeon Scalable Processors 、Coffee Lake 九代 Core、Comet Lake 十代 Core 部份免疫,至於完全免疫的處理器就只有仍未推出第十一代 Ice Lake 的 Core 系列 。

 

據了解,LVI 漏洞攻擊會竊取儲存在 Intel 處理器 SGX 安全區的機密,當存在安全弱點的系統執行儲存在惡意網站的 JavaScript 或藏在惡意 App 裡的程式代碼,攻擊者便可藉此發動 Side-Channel Attack 側通道攻擊,讓原本禁止任意訪問的緩存內容被看光光,而 LVI 還能從有漏洞 CPU 的其他區域竊取機密。

 

LVI

LVI

 

研究人員指出,新的 LVI 漏洞比以前的攻擊更難緩解,因為幾乎可對記憶體任何訪問造成影響,有別於先前所有「Meltdown」類型的攻擊,LVI 漏洞無法在現有處理器徹底緩解,因此需要代價高昂的軟件修補,也就是修補有可能降低 Intel SGX 安全區運算性能達 2~19 倍,因此在通過程式或軟件修補的緩解將會對系統性能造成極大衝擊。

 

 

要理解究竟修復更新對 Intel 處理器的性能造成多大的影響,外媒 Phoronix 就特別就使用了一顆 Kaby Lake 架構的 Intel Xeon E3-1275 v6 處理器,在 Linux 環境下先後進行包括未安裝修復更新、分支預測前載入 LFENCE、RET 指令前載入 LFENCE、載入後執行 LFENCE 及同時載入 LFENCE/RET/分支預測等的測試。

 

Phoronix 得出的測試結果,在分支預測和 RET 指令前載入 LFENCE 影響相對較少,性能損失少於 10%,不過,在每個加載指令或所有三個彙編程式選項之後載入 LFENCE 的確會削弱處理器的性能,性能最多跌了 77%,損失非常慘重。

 

LVI

 

幸運的是,LVI 安全漏洞對消費用家影響不算大,因為主流 PC 的處理器甚少會使用 SGX 保護機制,反而企業級的處理器則比較頻繁使用 SGX 及虛擬化,因此使用 Intel 企業級處理器的用戶就要多加小心。

 

從理論上看,攻擊者的確是可以使用 JavaScript 提取 LVI 安全漏洞再發起攻擊,不過任務非常複雜,不過 Bitdefender 指出 LVI 可能會成為未來其他安全漏洞的踏腳石,因此軟件修補即使對系統性能造成極大的影響,但仍建議企業級用戶必需應用緩解措施確保安全。

 

LVI

LVI

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