芯片漏洞攻击出现新变种，涉及英特尔SGX技术支持的应用

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今年年初爆出的CPU设计漏洞事件，使得整个计算机行业面临着严重的信任危机，几乎1995年以后的所有现代微处理器，都受到该漏洞的影响。据了解，该事件中的两名“主角”Meltdown和Spectre，能够让攻击者打破操作系统与应用之间、应用内部的隔离，允许恶意攻击者从操作系统内核或其他应用中检索信息。

随后，包括Intel、AMD、ARM以及微软、苹果等公司在内的主流硬件同行、操作系统厂商、以及云计算供应商在内，纷纷加快推出漏洞补丁的解决方案，甚至Linux之父Linus Torvalds也来干架，称“英特尔的漏洞补丁完全无用”。然而，漏洞补丁的研发速度似乎有点赶不上漏洞变体的繁衍速度了。

近日，据外媒ZDNet报道，来自俄亥俄州立大学的六名研究人员，发现了Spectre漏洞的新变体SgxPectre，在与Intel官方汇报过此事之后，于上周公布了该漏洞详情。据了解，SgxPectre能从Intel SGX封装中提取数据。

什么是SGX？

“软件防护扩展”（Intel Software Guard Extensions，简称SGX）功能，是新款Intel 微处理器上的一个功能，能让某个应用创建所谓的封装。这个封装是CPU处理内存的硬件隔离部分，让执行操作的应用处理极其敏感的详情，如加密密钥、密码、用户数据等。

最近，微软也开始在Azure中支持SGX功能，允许开发人员在数据中心保护数据免受流氓员工的威胁。

研究人员认为，Spectre和Meltdown漏洞引发了他们对SGX灵活性的猜测。事实证明，它并不具有灵活性，且很难进行修复。

SgxSpectre攻击代码模式

Meltdown和Spectre都无法从SGX封装中获取数据，而这也是SgxSpectre的独特之处。

据研究人员称，SgxSpectre攻击之所以产生，是由于软件库中存在的特定代码模式允许开发者将SGX支持添加到应用中。SGX开发套件如英特尔SGX SDK，Rust-SGX和Graphene-SGX均有可能受到攻击。

“该攻击聚焦于IntelCPU的两个硬件性能，通过旨在提高芯片性能的推测性执行引起。一是封装代码的分支预测，它能被封装外的代码操控，另一个是由推测性执行指令产生的隐式内存缓存。

由于推测性执行指令导致的隐式缓存，在放弃这些指令后没有被正确地回滚，这意味着推测性地执行指令虽然从未被提交到内存，但可能导致攻击者可以察觉到缓存状态的改变。”

对于攻击者而言，他们便可以利用SDK引入SGX封装中的重复性代码执行模式，并查看缓存大小的微妙变化。这是一种典型的“侧信道攻击”，且非常有效。

“SgxPectre攻击能完全破坏SGX封装的机密性。由于存在易受攻击的代码模式……而且很难被清除，攻击者可以对任意封装程序的SgxSpectre进行攻击。”

这也就意味着，由于SDK运行环境库中存在易受攻击的代码模式，因此任何使用英特尔官方SGX SDK开发的代码都会受到攻击的影响，无论封装程序如何执行都无关紧要。

Intel SGX SDK将予以更新

自从一月初以来，Intel一直在其官网持续公布事件的修复进展。Intel表示，增加SgxSpectre缓解措施的Intel SGX SDK将于3月16日发布。

“我们已收悉俄亥俄州立大学的研究论文，并在之前通过网络提供了Intel SGX如何收到侧信道分析漏洞的信息和说明。我们预计，目前针对Spectre和Meltdown的缓解措施以及Intel SGX提供商的最新软件开发包将于3月16日发布。我们建议客户确保始终使用最新版本的工具包。”

因此，软件开发者需要将这个新的SDK版本集成到启用SGX功能的应用中，并向用户发布升级包。

不过，研究人员还表示，运行谷歌的Retpoline反幽灵编码技术的应用是安全的，并不受影响。

目前，他们发布了SgxSpectre攻击的视频演示，并在GitHub上发布了PoC代码（https://github.com/osusecLab/SgxPectre）。

另外，感兴趣的用户也可以直接下载其研究论文，题为“SgxSpectre: Attacks: Leaking Enclave Secrets via SpeculativeExecution”的研究报告（http://web.cse.ohio-state.edu/%7Ezhang.834/papers/SgxPectre.pdf）。

除了SgxSpectre之外，研究人员还分别披露了Meltdown和Spectre命名的MeltdownPrime和SpectrePrime的两种新变体。

在题为“MeltdownPrime and SpectrePrime: Automatically-Synthesized AttacksExploiting Invalidation-Based Coherence Protocols”的研究论文中，研究人员提到，这两种攻击可以泄露内核和其他应用程序的数据，虽然方法不同但速度更快。

参考链接：

• https://www.bleepingcomputer.com/news/security/sgxspectre-attack-can-extract-data-from-intel-sgx-enclaves/

• http://www.zdnet.com/article/new-spectre-attack-variant-can-pry-secrets-from-intels-sgx-protected-enclaves/

• https://software.intel.com/en-us/sgx

• https://github.com/osusecLab/SgxPectre