Les techniques de mitigation logicielles ciblant Spectre ne peuvent compenser les défauts de conception

Structurels des puces touchées, selon Google

Les techniques de mitigation logicielles ciblant Spectre ne peuvent compenser les défauts de conception
Structurels des puces touchées, selon Google

Un groupe de chercheurs travaillant pour Google affirme qu’il sera difficile d’éviter les bogues liés à Spectre à l’avenir, à moins que les CPU ne fassent l’objet d’une révision en profondeur. D’après eux, les techniques de mitigation basées sur les logiciels seules ne suffiront pas à empêcher l’exploitation de vulnérabilités matérielles de ce type, des solutions logicielles d’atténuation qu’ils considèrent, pour la plupart, comme incomplètes.


Il faut rappeler que c’est grâce à Google qu’on sait que les vulnérabilités critiques touchant les puces modernes, et probablement toute l’industrie des semi-conducteurs, affectent surtout les CPU x86 64 — bits d’Intel. Mais ces failles de sécurité touchent également les processeurs basés sur l’architecture ARM (Samsung, Qualcomm, MediaTek, Apple, Huawei…), l’architecture CPU mise au point par IBM et, dans une moindre mesure, les processeurs d’AMD.

Spectre correspond aux deux premières variantes — 1 (bounds check bypass) et 2 (branch target injection) — des vulnérabilités critiques découvertes par la firme de Mountain View et expose aux types d’attaques spécifiques qui y sont relatifs. Spectre brise la barrière entre les applications et permet à un attaquant d’obtenir, en toute discrétion, des informations sensibles sur des applications en cours d’exécution, même si elles sont protégées.

Les chercheurs de Google ont découvert que la temporisation du cache de données des processeurs modernes peut être utilisée de manière abusive pour récupérer illégalement les informations sur un ordinateur. Cette fonctionnalité est utilisée par la plupart des processeurs modernes pour optimiser les performances, mais elle peut également occasionner de graves problèmes de sécurité. Ils avaient réussi à démontrer que des attaquants peuvent tirer parti de cette fonctionnalité (connue aussi sous le nom d’exécution spéculative) pour exploiter des processus au niveau de l’espace utilisateur en contournant la MMU et lire le contenu de la mémoire du noyau d’un ordinateur qui en temps normal aurait dû leur être inaccessible.

Ce problème étant matériel, c’est-à-dire qu’il concerne la partie non reconfigurable des puces, il ne serait pas envisageable de recourir à un patch via microcode pour corriger toutes les variantes des différentes failles de sécurité révélées au cours des 14 derniers mois, notamment celles de Spectre. Pour remédier efficacement à ce problème, il faudrait soit recourir à une technique d’isolation de la table de correspondance, soit concevoir de nouveaux processeurs avec une architecture révisée en conséquence.

Dans un document distribué par ArXiv, les chercheurs de la filiale d’Alphabet assurent désormais que tous les processeurs qui prennent en charge l’exécution spéculative resteront toujours sensibles aux diverses attaques par canal latéral, malgré les mesures d’atténuation qui pourraient être découvertes à l’avenir. D’après eux, pour véritablement remédier à tous les bogues actuels et futurs liés à Spectre et à la menace qu’ils représentent, les concepteurs de CPU doivent s’atteler à proposer de nouvelles architectures pour leurs microprocesseurs.


Intel a dit qu’il inclura des correctifs matériels pour des bogues matériels spécifiques et connus dans ses futures puces. Le problème, selon les chercheurs de Google, est que les bogues liés à Spectre sont considérés comme une classe à part entière, et large de surcroit, de vulnérabilités liées à l’exécution spéculative qui favorisent les attaques par canal latéral.

Les chercheurs ont proposé plusieurs solutions possibles, notamment la désactivation totale de la fonctionnalité d’exécution spéculative, l’atténuation précise de la temporisation et « le branchless masking ». Ils ont fait remarquer que ces mesures d’atténuation ne sont pas sans poser de problèmes et qu’il est probable qu’il faille faire face à des pénalités au niveau des performances si elles venaient à être mises en œuvre.

Ils ont conclu en disant : : « Spectre porte peut-être trop bien son nom, car il semble destiné à nous hanter pendant longtemps », soulignant le fait que, depuis trop longtemps déjà, nous privilégions la performance et la complexité au détriment de la sécurité.

Source : Publication des chercheurs de Google (PDF)

Et vous ?

Qu’en pensez-vous ?

Voir aussi

AMD pourrait vendre plus de CPU serveur dédiés au cloud computing, après le scandale des vulnérabilités matérielles touchant surtout les CPU Intel
Sept nouvelles variantes de Meltdown et Spectre ont été découvertes par des chercheurs en sécurité, Intel ne se montre pas inquiet
PortSmash : une nouvelle faille critique qui affecte les CPU Intel exploitant l'Hyperthreading ou le SMT, des CPU AMD pourraient aussi être touchés
Microsoft publie des correctifs pour Foreshadow, une variante de Spectre, sur Windows 10 et Server 2016