哈哈哈哈哈操欧洲电影,久草网在线,亚洲久久熟女熟妇视频,麻豆精品色,久久福利在线视频,日韩中文字幕的,淫乱毛视频一区,亚洲成人一二三,中文人妻日韩精品电影

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

姍姍來遲的Meltdown/Spectre分析

Linux閱碼場 ? 來源:Linuxer ? 作者:J.FW ? 2020-10-26 09:55 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

Meltdown/Spectre在2018年初鬧得沸沸揚揚, 可以說是有史以來最有影響的cpu漏洞了. 當時有過簡單了解, 但是不夠深入, 這兩天重新又看了一下.

背景知識

亂序執(zhí)行

cpu的亂序執(zhí)行一般都使用Tomasulo算法, x86也不例外, 主要包括:

Common Data Bus (CDB).

Unified Reservation Station (Scheduler).

Register Renaming (Reorder Buffer).

該算法雖然是亂序執(zhí)行, 但是會順序完成 (retire), 只有在retire后它的輸出才會architectually visible (簡單地說, 不影響程序邏輯), 但是沒有architectually visible不等于沒有影響, 當輸出更新到reservation station后, 因為cdb的存在, 其他指令已經(jīng)可以讀到. 另外, 非常重要的一點, 異常只有在指令retire的時候才會觸發(fā), 對于上面的例子, 即使cpu已經(jīng)檢查到第一條指令沒有訪問權限, 也只能等到該指令retire時才會觸發(fā), 取決于該指令在ROB的位置, 可能馬上觸發(fā)也可能很久之后, ROB容量可以很容易做到比如192這個級別.

這幅圖可以對ROB有個大致了解:

旁路攻擊

Meltdown/Spectre使用的都是旁路攻擊(Side Channel Attack), 這里引用What Is a Side Channel Attack的描述:

Side channel attacks take advantage of patterns in the information exhaust that computers constantly give off: the electric emissions from a computer's monitor or hard drive, for instance, that emanate slightly differently depending on what information is crossing the screen or being read by the drive's magnetic head. Or the fact that computer components draw different amounts of power when carrying out certain processes. Or that a keyboard's click-clacking can reveal a user's password through sound alone.

Meltdown/Spectre利用了旁路攻擊的一種常見手段Flush+Reload, CPU訪問DRAM和cache的時間有數(shù)量級差異, 所以通過衡量時間就可以判斷出數(shù)據(jù)是否在cache里面.

Attacker先通過Flush清空對應的cache line

觸發(fā)Victim訪問該數(shù)據(jù)

Attacker會訪問同一數(shù)據(jù)并測量訪問時間

投機執(zhí)行

投機執(zhí)行(Speculative Execution)本質(zhì)上是亂序執(zhí)行的一種, 存在條件判斷的時候, cpu如果預測該分支為true, 則投機執(zhí)行里面的語句.

分支預測

Indirect branch

Branch Target Buffer (BTB)

Indirect JMP and CALL instructions consult the indirect branch predictor to direct speculative execution to the most likely target of the branch. The indirect branch predictor is a relatively large hardware structure which cannot be easily managed by the operating system.

Return Stack Buffer (RSB)

Prediction of RET instructions differs from JMP and CALL instructions because RET first relies on the Return Stack Buffer (RSB). In contrast to the indirect branch predictors RSB is a last-in-first-out (LIFO) stack where CALL instructions “push”entries and RET instructions “pop” entries. This mechanism is amenable to predictable software control.

Train BTB

BTB使用虛擬地址, 并且是截斷的地址, 不需要和victim完全一樣的地址

SMT會共享同一個BTB, 即使不在同一個cpu[線程]上, 也可以train

Gadget

Spectre Attacks: Exploiting Speculative Execution

Return-Oriented Programming (ROP) [63] is a technique that allows an attacker who hijacks control flow to make a victim perform complex operations by chaining together machine code snippets, called gadgets, found in the code of the vulnerable victim. More specifically, the attacker first finds usable gadgets in the victim binary. Each gadget performs some computation before executing a return instruction.

Meltdown and Spectre - Usenix LISA 2018

A“gadget”is a piece of existing code in an (unmodified) existing program binary. For example code contained within the Linux kernel, or in another “victim” application
A malicious actor influences program control flow to cause gadget code to run
Gadget code performs some action of interest to the attacker
For example loading sensitive secrets from privileged memory
The code following the bounds check is known as a “gadget”

Meltdown

攻擊方法

先看一個meltdown的示例程序, 普通權限用戶通過它能夠讀出kernel space中0xffffffff81a000e0的內(nèi)容, 以下是攻擊者的代碼:

char data = *(char*) 0xffffffff81a000e0; array[data * 4096] = 0;

其中0xffffffff81a000e0是位于kernel space的地址, 選擇這個位置是因為它里面是確定的值, 方便驗證方法是否有效:

# sudo grep linux_banner /proc/kallsyms ffffffff81a000e0 R linux_banner

按照正常的理解, 第一條語句訪問內(nèi)核地址會觸發(fā)異常, 所以不能獲得data值. Meltdown利用了以下因素:

kernel space和user space在同一地址空間, 即使cpu會執(zhí)行權限檢查

cpu亂序執(zhí)行. 第一條語句確實[最終]會觸發(fā)異常, 但是并沒有阻止第二條語句的執(zhí)行. 當然攻擊者需要處理該異常信號, 否則代碼不能繼續(xù)執(zhí)行, 信號處理函數(shù)的具體處理邏輯可以見下面提到的例子. 另外也可以使用別的手段, 比如放在投機執(zhí)行的地方, 投機執(zhí)行的指令導致的異常會被忽略

第二條語句通過旁路攻擊的方法獲得data的值. data取值只有256種可能, 通過訪問array[]不同偏移的時長確定data的取值. 這里能夠同時獲取8bit數(shù)據(jù), 也可以設計出獲取其他長度數(shù)據(jù)的代碼

舉個例子

以這個為例:github.com/paboldin/mel, 里面主要邏輯如下:

asm volatile ( "1: " ".rept 300 " "add $0x141, %%rax " ".endr " "movzx (%[addr]), %%eax " "shl $12, %%rax " "jz 1b " "movzx (%[target], %%rax, 1), %%rbx " "stopspeculate: " "nop " : : [target] "r" (target_array), [addr] "r" (addr) : "rax", "rbx" );

執(zhí)行結(jié)果如下:

cached = 31, uncached = 336, threshold 102 read ffffffff8164e080 = 25 % (score=999/1000) read ffffffff8164e081 = 73 s (score=1000/1000) read ffffffff8164e082 = 20 (score=996/1000) read ffffffff8164e083 = 76 v (score=999/1000) read ffffffff8164e084 = 65 e (score=999/1000) read ffffffff8164e085 = 72 r (score=1000/1000) read ffffffff8164e086 = 73 s (score=999/1000) read ffffffff8164e087 = 69 i (score=1000/1000) read ffffffff8164e088 = 6f o (score=1000/1000) read ffffffff8164e089 = 6e n (score=999/1000) read ffffffff8164e08a = 20 (score=1000/1000) read ffffffff8164e08b = 25 % (score=1000/1000) read ffffffff8164e08c = 73 s (score=1000/1000) read ffffffff8164e08d = 20 (score=1000/1000) read ffffffff8164e08e = 29 ( (score=998/1000) read ffffffff8164e08f = 61 % (score=999/1000)

可以看到上面的score都非常高, 說明通過Flush+Reload是很有效的. 代碼里面關鍵的幾點:

8-11行是主要代碼, 和論文里的例子幾乎一樣

10行的jz論文里提到: While CPUs generally stall if a value is not available during an out-of-order load operation [28], CPUs might continue with the out-of-order execution by assuming a value for the load.

4-6行. 似乎完全不相干, 即使刪掉它們, 運行結(jié)果也完全一樣!

繼續(xù)來看4-6行的作用, 首先看到在上面的匯編代碼執(zhí)行之前, 執(zhí)行了語句:

_mm_mfence();

先把它刪掉, 重新執(zhí)行還是能夠讀出數(shù)據(jù), 但是score很多已經(jīng)到個位數(shù)了, 說明已經(jīng)不能穩(wěn)定讀出數(shù)據(jù)了. 更進一步, 把其中rept的指令改成:

mov $0x141, %%rax

此時已經(jīng)完全不能讀出數(shù)據(jù)了, 即使把mfence加回來也無濟于事. 這是因為meltdown要攻擊成功, 需要時間窗口, 越權訪問那條指令必須在第二條指令加載數(shù)據(jù)到cache之后(or in flight?) retire, 否則觸發(fā)異常從而會中斷亂序執(zhí)行. 從測試可以知道:

mfence能很好地起到阻塞后面異常指令retire, 因為它很慢, 而且cpu是順序retire的

rept中add $0x141, %%rax一定程度也能起到阻塞的作用, 但是沒有mfence穩(wěn)定. 注意這條add指令會同時讀寫rax寄存器, 導致這300條指令前后形成read-after-write的依賴關系, 這樣在執(zhí)行的時候就會形成依賴關系, 從而導致ROB上指令的積壓, 而mov $0x141 %%rax因為register renaming的原因并不會形成真實的依賴關系. (ROB的容量和入隊速率, ALU執(zhí)行單元個數(shù), Reservation State的容量, 這些可以進行更細致的分析)

防御方法

Kernel Page Table Isolation (KPTI) 中user space對應的頁表已經(jīng)沒有kernel space的內(nèi)容, 這樣就不能訪問到kernel的數(shù)據(jù)了, 不管有沒有亂序執(zhí)行.

Whereas current systems have a single set of page tables for each process, KAISER implements two. One set is essentially unchanged; it includes both kernel-space and user-space addresses, but it is only used when the system is running in kernel mode. The second "shadow" page table contains a copy of all of the user-space mappings, but leaves out the kernel side. Instead, there is a minimal set of kernel-space mappings that provides the information needed to handle system calls and interrupts, but no more. Copying the page tables may sound inefficient, but the copying only happens at the top level of the page-table hierarchy, so the bulk of that data is shared between the two copies.

Whenever a process is running in user mode, the shadow page tables will be active. The bulk of the kernel's address space will thus be completely hidden from the process, defeating the known hardware-based attacks. Whenever the system needs to switch to kernel mode, in response to a system call, an exception, or an interrupt, for example, a switch to the other page tables will be made. The code that manages the return to user space must then make the shadow page tables active again.

Spectre V1

攻擊方法

以下代碼中即使if條件為false, cpu仍然可能先投機執(zhí)行第二條語句, 從而訪問到不應該訪問的數(shù)據(jù)array1[x], 其中x >= array1_size, 所以這種攻擊也稱為Bounds Check Bypass.

if (x < array1_size) y = array2[array1[x] * 4096];

上面是victim的代碼, 為了完成攻擊:

attacker需要在victim中找到該段代碼, 毫無疑問

attacker需要能夠控制變量x

attacker需要能夠訪問array2, 否則沒有side channel

array2不在cache, 這是旁路攻擊使用Flush+Reload的前提

array1_size不在cache, 這樣條件指令所需時間更長, 有利于投機執(zhí)行; array1[x]在cache, 這樣array2[array1[x] * 4096]才能盡早發(fā)出

一般來說要同時滿足條件1,2,3并不容易, 但是eBPF可以比較容易構(gòu)造, 畢竟可以自己寫eBPF腳本.

防御方法

防御的思路是: 即使投機執(zhí)行了錯誤路徑也不會泄露信息, 這種方式比較簡單:

index < size. 正確性沒有影響

index >= size. array_index_nospec返回值范圍在[0, size), 所以不會有越界訪問

/* * array_index_nospec - sanitize an array index after a bounds check * * For a code sequence like: * * if (index < size) { * index = array_index_nospec(index, size); * val = array[index]; * } * * ...if the CPU speculates past the bounds check then * array_index_nospec() will clamp the index within the range of [0, * size). */ #define array_index_nospec(index, size) ({ typeof(index) _i = (index); typeof(size) _s = (size); unsigned long _mask = array_index_mask_nospec(_i, _s); BUILD_BUG_ON(sizeof(_i) > sizeof(long)); BUILD_BUG_ON(sizeof(_s) > sizeof(long)); (typeof(_i)) (_i & _mask); })

Spectre V2

v1通過bypass bounds check, 可以在選擇2條不同的執(zhí)行路徑, 而v2通過訓練indirect branch, 理論上可以引誘cpu[錯誤路徑]去執(zhí)行任意gadget.

防御方法

Retpoline通過把jmp/call指令轉(zhuǎn)換為ret解決分支預測的問題, 也即把分支預測由BTB轉(zhuǎn)移到了RSB, 注意軟件可以很方便地控制RSB (underflow問題這里不討論).

這里一jmp指令的indirect branch為例:

關鍵點在于ret導致的分支預測采用了RSB的內(nèi)容, 而該內(nèi)容是在call的時候產(chǎn)生的, 也就是上面的語句2. 所以即使針對ret的分支預測錯了, 語句2并不會泄漏任何信息, 最后ret語句讀到(%rsp)的內(nèi)容, 該值和RSB里的值不符, 投機執(zhí)行結(jié)束, 它沒產(chǎn)生任何正向效果, 但是也沒有任何負面效果.

引用

Meltdown: Reading Kernel Memory from User Space

Spectre Attacks: Exploiting Speculative Execution

Meltdown and Spectre - Usenix LISA 2018

Retpoline: A Branch Target Injection Mitigation

Hacker Lexicon: What Is a Side Channel Attack?

KAISER: hiding the kernel from user space

本文作者:J.FW

原文標題:遲到的Meltdown/Spectre分析

文章出處:【微信公眾號:Linuxer】歡迎添加關注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責任編輯:haq

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內(nèi)容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • cpu
    cpu
    +關注

    關注

    68

    文章

    11320

    瀏覽量

    225801
  • 數(shù)據(jù)

    關注

    8

    文章

    7347

    瀏覽量

    94998
  • SpecTree
    +關注

    關注

    0

    文章

    2

    瀏覽量

    5215

原文標題:遲到的Meltdown/Spectre分析

文章出處:【微信號:LinuxDev,微信公眾號:Linux閱碼場】歡迎添加關注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關推薦
    熱點推薦

    頻譜分析儀與信號分析儀的區(qū)別

    在現(xiàn)代電子測量領域,頻譜分析儀與信號分析儀是兩種廣泛應用且功能強大的儀器,它們在無線通信、雷達系統(tǒng)、電子對抗及科研開發(fā)中發(fā)揮著不可替代的作用。盡管兩者均用于信號的采集與分析,功能上亦有交集,但其設計定位、
    的頭像 發(fā)表于 03-17 15:29 ?202次閱讀
    頻譜<b class='flag-5'>分析</b>儀與信號<b class='flag-5'>分析</b>儀的區(qū)別

    網(wǎng)絡分析儀時域分析:原理、操作與應用

    當需要定位傳輸線故障、分析阻抗連續(xù)性或觀察寬帶響應時,網(wǎng)絡分析儀(VNA)的時域分析功能比傳統(tǒng)頻域測量更直觀有效。它通過數(shù)學變換將頻域S參數(shù)轉(zhuǎn)化為時間或距離函數(shù),揭示被測器件(DUT)的內(nèi)部特征
    的頭像 發(fā)表于 02-03 13:59 ?229次閱讀
    網(wǎng)絡<b class='flag-5'>分析</b>儀時域<b class='flag-5'>分析</b>:原理、操作與應用

    API數(shù)據(jù)分析:淘寶流量來源分析,渠道優(yōu)化!

    ? 在電商領域,流量來源分析是優(yōu)化營銷策略的核心。淘寶作為中國領先的電商平臺,其流量數(shù)據(jù)可通過API(應用程序接口)高效獲取和分析。本技術帖將逐步指導您如何利用淘寶API進行流量來源分析,并基于數(shù)據(jù)
    的頭像 發(fā)表于 01-23 13:42 ?352次閱讀
    API數(shù)據(jù)<b class='flag-5'>分析</b>:淘寶流量來源<b class='flag-5'>分析</b>,渠道優(yōu)化!

    GITSTAR集特國產(chǎn)龍芯3A5000工控機IPC-3200全面解析

    Meltdown/Spectre漏洞。 · ? 擴展接口 ?:提供8個USB 3.0/2.0接口、10個全功能RS232串口、雙千兆網(wǎng)口,支持電容觸控屏、身份證讀卡器等外設接入。 · ? 安全特性
    的頭像 發(fā)表于 12-30 17:50 ?644次閱讀
    GITSTAR集特國產(chǎn)龍芯3A5000工控機IPC-3200全面解析

    移動BI可視化分析助力決策分析應用

    ?在數(shù)聚股份看來,移動商務智能(Mobile Business Intelligence, 以下均簡稱移動BI) 是指通過使用移動終端設備,使得用戶能夠隨時隨地獲取所需的業(yè)務數(shù)據(jù)及分析展現(xiàn),完成獨立
    的頭像 發(fā)表于 12-03 16:48 ?682次閱讀

    vivado時序分析相關經(jīng)驗

    vivado綜合后時序為例主要是有兩種原因?qū)е拢?1,太多的邏輯級 2,太高的扇出 分析時序違例的具體位置以及原因可以使用一些tcl命令方便快速得到路徑信息
    發(fā)表于 10-30 06:58

    開源鴻蒙技術大會2025丨研究分論壇:探索前沿技術,推動生態(tài)繁榮

    產(chǎn)學研深度融合,提升軟件質(zhì)量與安全,促進開源社區(qū)健康發(fā)展。研究分論壇由國防科技大學教授李姍姍和北京航空航天大學教授黎立擔任出品人。 研究分論壇成功舉辦 本次研究分論壇在國防科技大學教授李姍姍的主持下拉開帷幕,論壇匯聚了來
    的頭像 發(fā)表于 10-11 17:47 ?756次閱讀
    開源鴻蒙技術大會2025丨研究分論壇:探索前沿技術,推動生態(tài)繁榮

    同步熱分析儀的聯(lián)用技術的應用

    同步熱分析儀是一款可同時測量樣品的tg和dsc信號的熱分析儀器,被廣泛應用在材料科學、高分子工程師、醫(yī)藥生物、能源等領域。隨著同步熱分析儀性能技術的不斷提升,同步熱分析儀可與其他儀器聯(lián)
    的頭像 發(fā)表于 08-28 16:04 ?1034次閱讀
    同步熱<b class='flag-5'>分析</b>儀的聯(lián)用技術的應用

    如何用FIB截面分析技術做失效分析

    在半導體器件研發(fā)與制造領域,失效分析已成為不可或缺的環(huán)節(jié),F(xiàn)IB(聚焦離子束)截面分析,作為失效分析的利器,在微觀世界里大顯身手。它運用離子束精準切割樣品,巧妙結(jié)合電子束成像技術,實現(xiàn)對樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)
    的頭像 發(fā)表于 08-15 14:03 ?1394次閱讀
    如何用FIB截面<b class='flag-5'>分析</b>技術做失效<b class='flag-5'>分析</b>?

    Virtuallab Fusion應用:光柵的偏振分析

    ,通過了一致的矢量處理,它不僅包括場和光柵本身,也包括可能包含光柵的光學系統(tǒng)。其次,Virtuallab Fusion提供了對光柵的矢量特征進行詳細的分析的必要工具。 在下面的示例中,我們將深入介紹偏振
    發(fā)表于 06-16 08:50

    FRED 應用于照明系統(tǒng)的分析及模擬

    FRED強調(diào)物件建構(gòu)的視覺效果。 范例:(一)ARC 燈泡的范例 在FRED 之中你可以建立一個ARC 燈泡及反射罩進行反射罩設計的分析分析出光射到量測面是否有達到要求的亮度,如下所示 在FRED
    發(fā)表于 06-06 08:53

    有償邀請企業(yè)或個人分析此圖,并提供分析報告

    有償邀請企業(yè)或個人分析此圖,并提供分析報告,
    發(fā)表于 06-01 18:40

    VirtualLab:光柵的優(yōu)化與分析

    光柵是光學工程師使用的最基本的工具。為了設計和分析這類組件,快速物理光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion為用戶提供了許多有用的工具。其中包括參數(shù)優(yōu)化,以輕松優(yōu)化系統(tǒng),以及參數(shù)運行,它
    發(fā)表于 05-23 08:49

    FRED 應用于照明系統(tǒng)的分析及模擬

    FRED強調(diào)物件建構(gòu)的視覺效果。 范例:(一)ARC 燈泡的范例 在FRED 之中你可以建立一個ARC 燈泡及反射罩進行反射罩設計的分析分析出光射到量測面是否有達到要求的亮度,如下所示 在FRED
    發(fā)表于 05-14 08:51

    Broadcom使用Cadence Spectre FMC Analysis進行時序變化分析

    對于最新的微型半導體制作工藝而言,制程工藝變化和器件不匹配帶來了深遠影響。復雜制程工藝也會影響器件生產(chǎn)的可變性,進而影響整體良品率。 蒙特卡洛(MC)仿真使用重復的隨機抽樣方法,將工藝變化與電路性能和功能聯(lián)系起來,從而確定它們對良品率的影響。然而,要進行全面的設計空間研究,設計團隊需要完成大量的 MC 仿真才能達到必要的可信度。
    的頭像 發(fā)表于 04-19 14:57 ?2267次閱讀
    Broadcom使用Cadence <b class='flag-5'>Spectre</b> FMC Analysis進行時序變化<b class='flag-5'>分析</b>
    遂宁市| 通山县| 壤塘县| 贺兰县| 织金县| 洪江市| 阿拉善左旗| 衡东县| 鄂伦春自治旗| 嘉兴市| 正定县| 蒙自县| 乐平市| 鸡泽县| 英德市| 江阴市| 腾冲县| 东山县| 华池县| 曲阜市| 霍林郭勒市| 西藏| 电白县| 历史| 株洲县| 财经| 东至县| 金沙县| 尚义县| 濮阳市| 武威市| 桦甸市| 扶沟县| 吴堡县| 巴马| 桐庐县| 栖霞市| 田阳县| 临夏县| 城市| 奈曼旗|