TONTOU 绕过 Spectre v2 防护

IT之家 8 月 7 日消息，科技媒体 BleepingComputer 昨日（8 月 6 日）发布博文，报道称麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）最新披露了 TONTOU 攻击。该攻击可以在 AMD 和英特尔处理器上绕过部分 Spectre v2 缓解措施。

该攻击全称为 Time-of-Neutralization to Time-of-Use，由实验室博士生 Daniël Trujillo 与副教授 Mengjia Yan 发现，可绕过近期用于防御 Spectre v2 的缓解措施，并从 Linux 机器中泄露敏感数据。

IT之家援引博文介绍，Spectre v2 又称 BTI（Branch Target Injection，分支目标注入），属于 Spectre 类漏洞的一个变体。

该漏洞利用处理器的间接分支预测器，诱导处理器错误预测间接分支目标，从而沿着攻击者影响的代码路径执行推测操作。

现代处理器会利用分支预测推测最可能的执行路径，并在分支结果确认前提前执行相关指令。Spectre v2 可让攻击者操纵 CPU 的间接分支预测器，使处理器在攻击者指定的位置执行推测指令，进而暴露敏感数据。

研究人员称，TONTOU 可以绕过依赖清理或隔离分支预测器的 Spectre v2 防御机制。此类机制被研究人员统称为基于中和的缓解措施，涵盖英特尔的 eIBRS（增强型间接分支限制推测）与 AMD 的 Safe RET（安全返回）。

这类防御在分支预测器被隔离之后、受害分支使用预测器之前存在一个时间窗口。现有 Spectre v2 缓解措施假设，攻击者无法利用清理分支预测器状态与使用该状态之间的间隔。研究人员则引入了一种原语，可在清理之后、使用之前再次污染 CPU 状态。

Trujillo 对 BleepingComputer 表示，攻击者无需特殊权限，即可读取系统中的任意内存，包括哈希密码等敏感数据。

研究人员开发了中断注入（Interrupt Injection）攻击。无特权用户程序可以安排定时器中断，使其在内核执行期间触发。研究人员解释称，这可以迫使内核跳转到中断处理程序，并利用该处理程序在中和后的时间窗口内污染微架构状态。

在部署最新 Spectre v2 缓解措施的 AMD Zen 2 主机上，两名研究人员完整验证了 TONTOU 攻击链，包括中和、重定向、污染，以及使用被污染的分支预测器。

该攻击已在 Intel 与 AMD 处理器上完成测试。在运行 Linux 6.14.0-37-generic、配备 16GB 内存的 AMD Zen 2 系统上，研究人员展示了该攻击能够以 5.47 bytes/s 的速率和 91.97% 的准确率泄露任意内核内存，其中包括 /etc/shadow（用于存储密码哈希）文件的内容。在 10 次测试中，攻击有 5 次成功定位并提取该文件，每次尝试平均耗时 18 分钟。

TONTOU：Time-of-Neutralization to Time-of-Use 时间窗口的可利用性

TONTOU：Time-of-Neutralization to Time-of-Use 时间窗口的可利用性

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