Съвременните процесори на Intel, включително чиповете от поколенията Raptor Lake и Alder Lake, са податливи на нов тип високопрецизна атака Branch Target Injection (BTI), наречена „Indirector“, която може да се използва за кражба на поверителна информация от процесора.

Indirector използва недостатъци в Indirect Branch Predictor (IBP) и Branch Target Buffer (BTB), два хардуерни компонента, открити в съвременните процесори на Intel, за да манипулира спекулативното изпълнение с цел извличане на данни.

Трима изследователи от Калифорнийския университет в Сан Диего откриха и представиха атаката Indirector, като пълните подробности ще бъдат представени на предстоящия симпозиум по сигурността на USENIX през август 2024 г.

Атаки с Indirector

Indirect Branch Predictor е проектиран да предсказва целевите адреси на индиректните разклонения, като използва историческа информация за изпълнението, докато Branch Target Buffer предсказва целевите адреси на директните разклонения, като използва наборно-асоциативна кеш структура.
Изследователите са установили, че двете системи имат недостатъци в механизмите за индексиране, маркиране и споделяне на записи и като цяло са изградени върху предсказуема структура, която позволява целенасочена манипулация с висока точност.

Въз основа на гореизложеното Indirector извършва атаки главно с помощта на три механизма:

• iBranch Locator: Потребителски инструмент, който използва техники, базирани на евикция, за идентифициране на индексите и таговете на клоновете на жертвата и точно определяне на IBP записите за конкретни клонове.
• IBP/BTB инжекции: Извършва целенасочени инжекции в структурите за предсказване, за да извърши спекулативно изпълнение на код.
• Заобикаляне на ASLR: Преодоляване на ASLR (Address Space Layout Randomization) чрез определяне на точните местоположения на индиректните клонове и техните цели, което улеснява предсказването и манипулирането на потока на управление на защитените процеси.

Заедно със спекулативното изпълнение, постигнато чрез целевите инжекции, нападателят може да използва техники за странични канали в кеша, като например измерване на времето за достъп, за да направи извод за данните, до които е имало достъп.

Смекчаване на атаките с Indirector

Indirector работи срещу процесорите Raptor Lake и Alder Lake на Intel, 12-ото и 13-ото поколение на процесорите „Core“ на производителя на чипове.

Intel е била информирана за атаката през февруари 2024 г. и е уведомила засегнатите производители на хардуер и софтуер.

Изследователите предлагат две основни смекчаващи мерки срещу атаката Indirector: по-агресивно използване на бариерата за индиректно предсказване на клонове (IBPB) и подсилване на дизайна на блока за предсказване на клонове (BPU) чрез включване на по-сложни тагове, криптиране и рандомизация.

Съществуват обаче значителни компромиси по отношение на производителността, които трябва да се вземат предвид, особено при използването на IBPB, така че прилагането на предложеното смекчаване изисква деликатна работа по балансиране.

В Linux IBPB се активира по подразбиране при преминаване в режим SECCOMP или при задачи с ограничени непреки разклонения в ядрото, но използването му е ограничено поради това, че причинява 50% спад в производителността.

Повече подробности за Indirector, методологиите за атака, потенциалните механизми за изтичане на данни и предложените смекчаващи мерки можете да намерите в този технически документ.

Изследователите също така са публикували доказателство за концептуален код и инструменти за своите атаки за инжектиране на клонове в GitHub.