英特爾今日發(fā)布了 CPU 微代碼更新，以防止攻擊者濫用 RAPL 機(jī)制、從其 CPU 中竊取敏感數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，一支研究團(tuán)隊(duì)披露了一種名叫“鴨嘴獸”（Platypus）的新型攻擊方法，全稱為“針對受保護(hù)的用戶敏感數(shù)據(jù)的功率泄露攻擊”（Power Leakage Attacks：Targeting Your Protected User Secrets）。

被攻擊者利用 RAPL 接口，全稱為“運(yùn)行平均功率限制”（Running Average Power Limit）。其支持通過系統(tǒng)固件、或工具軟件，來監(jiān)測 CPU 和 DRAM 的功率消耗。

作為一種已被運(yùn)用多年的應(yīng)用程序 / 系統(tǒng)硬件性能追蹤和調(diào)試接口，其能夠有效地讓固件和工具軟件調(diào)取 CPU 為執(zhí)行相關(guān)任務(wù)所需耗費(fèi)的能源。

然而在今日發(fā)表的一篇論文中，來自格拉茨技術(shù)大學(xué)、伯明翰大學(xué)、以及 CISPA 亥姆霍茲信息安全中心的研究人員團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)揭示了如何通過 Platypus 攻擊來確定 CPU 內(nèi)部正在處理哪些數(shù)據(jù)，然后通過 RAPL 接口匯報(bào)相應(yīng)的值。

研究人員指出，借助 Platypus，其證明了可通過觀察功耗的變化，來區(qū)分不同的指令、以及不同的操作數(shù)和存儲負(fù)載的權(quán)重，從而達(dá)成推斷出負(fù)載值的目的。

這些“已加載值”特指 CPU 中加載的數(shù)據(jù)，比如加密密鑰、密碼、敏感文檔、或任何其它類型的信息。

通常情況下，這類數(shù)據(jù)的訪問可受到一系列安全機(jī)制的防護(hù)。比如內(nèi)核空間布局隨機(jī)化（KASLR），或在硬件隔離的受信任執(zhí)行環(huán)境（TEE）下運(yùn)行，Intel 公司的 SGX 也是其中一種。

然而新研究表明，Platypus 攻擊允許別有用心者通過查看功耗值的變化，來繞過所有這些安全機(jī)制構(gòu)筑的信息圍欄。

測試期間，研究人員稱其僅通過持續(xù) 20 秒的 RAPL 功耗值觀察，即成功地繞過 KASLR 機(jī)制的防護(hù)，并從 Linux 內(nèi)核中檢索了相關(guān)數(shù)據(jù)。在另一項(xiàng)測試中，他們還檢索了在 Intel SGX 安全區(qū)內(nèi)處理的數(shù)據(jù)。

不過要從 SGX 安全區(qū)內(nèi)檢索 RSA 秘鑰，需要攻擊者通過 Platypus 展開持續(xù) 100 分鐘的 RAPL 數(shù)據(jù)監(jiān)測。若要從 SGX 安全區(qū)和 Linux 內(nèi)核內(nèi)存空間檢索 AES-NI 加密密鑰，更需要耗費(fèi) 26 個(gè)小時(shí)。

而且相比之下，Linux 較其它平臺更易受到 Platypus 攻擊的影響。因?yàn)?Linux 內(nèi)核附帶了 powercap 框架，該通用驅(qū)動程序可用于和 RAPL 接口（及其它功率限制 API）進(jìn)行交互，以輕松讀取功耗值。

當(dāng)然，這并不意味著 Windows 和 macOS 就可以高枕無憂。只是在某些情況下，攻擊者必須在目標(biāo)設(shè)備上安裝 Intel Power Gadget 實(shí)用工具應(yīng)用程序，才能夠通過 RAPL 接口進(jìn)行交互。

但無論底層操作系統(tǒng)如何處理，針對 Intel SGX 安全區(qū)的 Platypus 攻擊都可以在一定程度上得逞。因?yàn)楣粽邇H追求對 SGX 安全區(qū)的訪問，而不涉及 OS 底層及其獨(dú)立的 CPU 內(nèi)存區(qū)域。

除了通過物理接觸，研究團(tuán)隊(duì)也證實(shí) Platypus 攻擊可遠(yuǎn)程發(fā)起。比如通過將攻擊代碼植入惡意軟件的安裝包中，即可在沒有真人直接介入的情況下對目標(biāo)系統(tǒng)展開攻擊。

當(dāng)然，Platypus 和 PlunderVolt 攻擊也存在著較大的區(qū)別。后者是針對 Intel CPU 電源電壓接口的另一種形式的攻擊，實(shí)際應(yīng)用中也更加積極（比如主動修改功率值）。

相比之下，Platypus 要更加被動一些，僅通過查看功耗數(shù)據(jù)來推斷出 CPU 正在處理的敏感數(shù)據(jù)。慶幸的是，芯片制造商已于今日發(fā)布了 CPU 微代碼（固件）修復(fù)更新。

最后，相關(guān)安全報(bào)告涉及 CVE-2020-8694（Linux + Intel）、CVE-2020-8695（Intel）、以及 CVE-2020-12912（Linux AMD），研究論文（PDF）和更多細(xì)節(jié)可移步至 Platypus Attack 網(wǎng)站查看。
責(zé)編AJX