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Vulnérabilités Meltdown et Spectre : état des lieux des navigateurs
Chrome, Mozilla et Edge face au vecteur d'exploitation JavaScript

Le , par Patrick Ruiz

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2018 démarre sur des chapeaux de roue avec la panoplie de publications relatives aux vulnérabilités baptisées Meltdown et Spectre. Après les déclarations hâtives de certains fondeurs, il est désormais établi que tous sont concernés par ces développements.

En substance, Google a publié une PoC de Meltdown pour une plateforme Intel. D’après des publications de recherche mises à disposition par la firme de Mountain View cependant, il est possible de faire pareil sur les architectures ARM et AMD moyennant quelques réglages. Dans le cas de Spectre par contre, des preuves de concept ont été mises sur pied pour les trois architectures. De plus, d’après ce qui ressort de la documentation relative à cette dernière, il suffit à un attaquant de disposer d’un navigateur pour lancer une attaque au travers de JavaScript.

Luke Wagner, un ingénieur de Mozilla le confirme via un billet de blog. « Plusieurs articles récemment publiés ont amené des vulnérabilités (Meltdown et Spectre) qui affectent les processeurs modernes à la lumière du jour. D’après des tests menés en interne, il est possible d’utiliser des techniques similaires sur du contenu Web pour accéder à des informations sensibles », a-t-il déclaré.

Un rapport du Microsoft Vulnerability Research vient éclairer le propos de Wagner. D’après ce dernier, l’exploitation desdites failles ouvre la voie à une violation plus aisée de la protection Same-Origin Policy dont les navigateurs sont équipés. En d’autres termes un script JavaScript malicieux chargé sur une page sait extirper des cookies d’authentification ou autres mots de passe d’une autre plus facilement. Pire, les données privées du navigateur lui-même sont à la merci du code malicieux, d’après ce que rapporte l’équipe sécurité de la firme de Redmond.

Microsoft a, par le biais de Windows Update, déployé la mise à jour KB4056890 pour les utilisateurs du navigateur Edge au sein de la Fall Creators Update en date du 3 janvier. Pour ce qui est de Mozilla, une version mise à jour de Firefox Quantum (la 57.0.4) est désormais disponible. Navigateurs différents, mais mesures communes adoptées dans les méandres par les deux entreprises. C’est désormais connu, les vulnérabilités dont il est question reposent sur la capacité du logiciel malveillant à abuser de la temporisation du cache des données des processeurs. Elles reposent sur l’aptitude à effectuer des mesures précises du temps. Pour ces raisons, Firefox et Edge seront sevrés du tampon de données binaires SharedArrayBuffer. Parallèlement la méthode JavaScript performance.now() voit sa résolution passer de 5 à 20 microsecondes. D’après les firmes, il s’agit de solutions de contournement temporaires. Elles poursuivent les investigations qui déboucheront sur des solutions additionnelles en temps opportun.

Quant à Google Chrome, la version 63 intègre le mécanisme de protection Strict Site Isolation. D’après la firme, son activation permet d’assigner à chaque site Web un espace d’adressage distinct. Google recommande d’en faire usage jusqu’à ce que Chrome 64, attendu le 23 janvier, sorte. Il est prévu que l’entreprise s’aligne avec les mesures actuellement adoptées par ses concurrents dans le cadre de cette release.

Sources

Microsoft

Mozilla

Google

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Avatar de jlliagre
Modérateur https://www.developpez.com
Le 05/01/2018 à 19:35
Citation Envoyé par chrtophe Voir le message
Je pense que les failles reposent sur le dispositif de prédiction de branchement.
Les trois failles reposent sur l'exécution spéculative, ce qui est un peu différent de la prédiction de branchement.

Avec la prédiction de branchement, lorsqu'il va y avoir un test (du style if/then/else) le processeur va charger l'instruction qu'il pense avoir le plus de chances d'être la suivante.

Avec l'exécution spéculative, le CPU charge une instruction qu'il estime avoir bonne chance d'être exécutée mais en plus, il l'exécute vraiment.

Dans les deux cas, si l'hypothèse est infirmée, l'exécution reprend vers la bonne instruction à exécuter. En théorie, on revient dans le même état que celui ou l'on aurait été sans ces optimisations, mais en pratique, l'exécution spéculative a des effets de bord: la perte de données qui étaient auparavant en cache et la présence dans le cache de données qui n'y seraient pas allées autrement.

Il n'y a pas d'instructions qui permettent de lire directement les données placées en cache par les techniques précédentes mais il existe des moyens détournés sophistiqués pour le deviner. Celui qui est le plus souvent décrit consiste à mesurer le temps mis à charger le contenu d'une adresse mémoire. Si ce temps est "long", c'est que le processeur est bien allé chercher la donnée en RAM. Si ce temps est court, c'est que cette adresse viens déjà d'être lue. On a donc réussi à lire le contenu du cache alors qu'il n'existe pas de moyen direct de le faire.

Avec Meltdown, on peut lire la totalité de la mémoire du noyau. On ne peut pas directement écrire dans cette mémoire, mais ce qu'on y lit, par exemple des mots de passe en clair ou des clefs privées pourra être exploité pour facilement devenir root.

Le cpu fait de l'exécution spéculative avec un gain de performance en cas de succès et une perte en cas d’échec, mais globalement cela donne un gain de perfs.
Il n'y a pas vraiment de perte de performance en cas d'échec (la durée du rollback doit être infime). Le temps passé par le CPU à faire de l'exécution spéculative aurait sinon été perdu à ne rien faire.

Corrompre les caches du CPU donnera un résultat aléatoire, je pense que c’est le principe de fonctionnement des exploits de ces failles.
Il n'y a pas de corruption des caches, mais au contraire chargement de données valides mais "interdites" dans les caches. Invalider complètement les caches supprimerait le risque mais serait inacceptable en terme de performance. Il faut cent à deux cents fois plus de temps pour charger des données de la RAM par rapport au cache niveau 1, vingt fois plus que le cache niveau 2.

Ces caches sont importants pour l'utilisation de la MMU, qui gère les droits d'accès aux pages mémoires.

Je pense que les patchs invalident les caches à des moments bien précis, ce qui fait perdre en perf.
Les patches qui sont disponibles pour Windows, Linux et OS X mettent en place une séparation franche entre espace mémoire utilisateur et espace mémoire noyau, ce qui n'était pas le cas jusqu'ici. L'objectif est de contrer Meltdown (spécifique aux processeurs Intel) mais avec un impact sur les performances qui est sujet à controverse (entre non mesurable et 30% suivant l'utilisation du processeur).

Il existe aussi des patches pour les compilateurs qui modifient le code assembleur généré pour contrer certains types d'attaques en replaçant les appels par un "retpoline" (return trampoline) et des patches pour le microcode des CPUs
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Avatar de emixam16
Membre expérimenté https://www.developpez.com
Le 06/03/2019 à 14:45
D'un côté si il a fallu 20 ans pour trouver le problème, c'était pas si mal conçu que ça à la base.
Pas systématiquement.

Dans les cas de Spectre/Meltdown/Foreshadow/Spoiler, ces failles sont effectivement relativement balèzes (même si pas non plus exceptionnelles) et c'est compréhensible qu'elles aient mis du temps à être découvertes.

Mais des failles critiques, qui tiennent très longtemps dans le systèmes sont courantes. Voici deux exemples:
- La faille WinRar découverte récemment (https://www.developpez.com/actu/2479...-utilisateurs/) est très bête. Elle exploite une faille "bête" dans un format très peu utilisé (.ace). Et comme winrar ne prend pas en compte l'extension, en renommant simplement le fichier en .rar, je peux l'exploiter très facilement et compromettre une machine.
- L'idée derrière la faille HeartBleed était très basique aussi (principe expliqué en images par xkcd ici https://xkcd.com/1354/).

En résumé, qu'une faille n'ait été trouvé qu'après très longtemps ne veut pas dire que le logiciel était bien sécurisé... Juste qu'aucun chercheur en sécurité n'a regardé au bon endroit... Et vu le nombre d'endroits à regarder c'est compréhensible.
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Avatar de defZero
Membre averti https://www.developpez.com
Le 01/11/2019 à 22:38
@phil995511
Sauf que à ma connaissance pour mener ce type d'attaques il faut être physiquement présent sur une machine vulnérable dont les Bios / OS n'ont pas été patchés...
Tout le problème est là justement.
Les vulnérabilité découvertes dans les micro-archi Intel (et pour certaines même chez ARM/AMD) peuvent être exploités à "distances", puisqu'elles permettes de passer les barrières Mémoire/Processus mis en place par les OS pour empêcher les opérations d'écritures/lectures/exécutions sur une architecture à mémoire partagé.
Typiquement avec la bonne payload lancer sur un serveur cloud que ce soit dans un conteneur ou une VM, avec processeur Intel, il est possible de lire/écrire/exécuter des registres/buffers/instructions et leurs valeurs, sans que ce soit détectable.
De même une attaque par JS permettrait d'échapper à la sandbox mis en place par le navigateur est d'écouter en temps réelle tous ce qui passerait par le processeur.
Et ça, que la machine est été patché ou pas, puisque des dire même d'Intel, étant des bugs lié à la micro-architecture des processeurs, ce n'est pas "patchable".
La porté des attaques peut tout au plus être atténué, ce qui semble convenir à Intel ...moins à ses clients.

Intel de leur côté prétendent que la désactivation de l'Hyper Treading n'est pas nécessaire.
Tu m'étonne.
Tu voit une boite comme Intel venir expliquer à ses clients et leurs dires :
"Écouter, on s'est tromper il faudrait peut-être mieux désactiver l'HyperThreading sur nos processeurs en fin de compte.
Par contre vous allez perdre d'office 20% de performances et ne comptez pas sur un remboursement de notre part, même si c'est un vis cacher.
Parce qu'on à fait des erreurs OK, mais on ne va tout de même par rembourser tout le monde pour qu'ils aillent chez la concurrence".

Se mettraient-ils avec de telles affirmations potentiellement en porte à faux vis-à-vis de leurs clients au risque de les voir se retourner contre eux ?!
Là tu considère qu'Intel ne prend pas ses clients pour des pigeons, or ils démontrent tous les jours le contraire.
La preuve, ils continuent de vendre leurs processeurs/contrôleurs à des prix exorbitant, alors que ceux-ci sont toujours bugués et que les bios/UEFI des CM ne sont toujours pas systématiquement patchés en sortie d'usine (au bon vouloir des fabricants quoi ).
C'est un peu comme AMD qui demande à ses client de patcher une CM neuve pour pouvoir faire fonctionner leurs derniers Processeur "Compatible" .
Ça va 5 minute, mais ce n'est absolument pas normale.
Et quand une nouvelle faille apparait (ou qu'une fuite à lieu, parce que les Meltdown/Spectre c'est après 6 mois qu'on en a entendu parlé, alors qu'elles sont présentes dans tous les Processeurs Intel sortie depuis 95), leur premier réflexe a toujours été d'abord de le nier, puis d'en minimiser l'impact et enfin après un temps certain (pour ne pas dire un certain temps) de sortir des séries de patch bâclé qui font perdre X% de performances et qui finalement ne résolve rien puisque le problème est physique et ne peut être patché.

Finalement ils finissent par s'en sortir en promettant que la prochaine génération de processeurs sera exempt de failles, ce qui n'est pour l'instant toujours pas vrai.
Bref bel exemple de j'm'en bats les couillisme vis à vis de ses clients.

Au rythme auquel ils trouvent de nouvelles failles/vulnérabilités sur les CPU's ces derniers temps, si cela continue ainsi, on ne pourra bientôt plus rien faire de nos PC si ce n'est les recycler
C'est bien parce que l'on a pas vraiment le choix qu'ils ce permettent d'avoir ce comportement.
Si la masse de leurs clients avaient ne serait-ce qu'une architecture de replie, ils seraient plus avenant, or ce n'est pas le cas.
En l’état il n'existe aucunes architectures alternatives pour le grand publique.
L'industrie c'est orienté vers l'Intel x86 depuis l'IBM PC, finalement on va en subir les conséquences collectivement un jour ou l'autre.

En passant, j’attends encore les sanctions de l'Europe pour abus de position dominante d'Intel sur le x86 et divers autres IPs en leurs possessions.
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Avatar de e101mk2
Membre confirmé https://www.developpez.com
Le 08/01/2018 à 21:46
Entre Intel Management Engine, Meltdown et Spectre, Intel bat des records.

Les entreprises vont ce mettre à trembler dès qu'ils vont entendre parler d'Intel...
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Avatar de benjani13
Membre extrêmement actif https://www.developpez.com
Le 28/05/2018 à 11:54
Citation Envoyé par dlandelle Voir le message
Désactiver les mises à jour, mettre un firewall, ça paraît plus efficace que d'avoir peur de ces menaces bidons ;-)
- Désactiver les mises à jour? Non. Voyez ce qu'à donné le manque applications des mises à jour quand le virus WannaCry a frappé.
- Mettre un firewall? Oui. Mais ça ne protège pas de tout, loin de là.
- Des menaces bidons? Soyons sérieux, ces vulnérabilités ont des impacts démontrés. Que votre PC personnel sois touché par une de ces vulnérabilités, il y a peu de chance. Ces attaques sont difficiles, extrêmement dépendantes de l'OS et du processeur (donc il faut faire du cas par cas). Votre PC personnel n'est pas une cible assez intéressante pour y mettre ces moyens. Les cibles de ces attaques seraient principalement les fournisseurs de cloud et d'autres infrastructures du type.

Citation Envoyé par pierre++ Voir le message
Ça me rappelle que dans les années 95 j'avais écris un petit programme en C qui explorait la mémoire du système ( windows 98, puis windows 98) à la recherche de la zone où était stockée la position des mines du jeu "Démineur". Histoire de ne pas sauter sur une bombe
Là c'est un peu plus subtile puisque c'est une exploration du cache du processeur, mais je doute que ce soit très compliqué pour un bricoleur de développer ça
Effectivement c'est plus subtile car, contrairement à la RAM, le cache ne peut être accédé directement. On ne peut pas aller demander à lire la case xxx dans le cache. Là il faut trouver des astuces pour, par déduction, obtenir des valeurs dans le cache. Dans le cas de spectre cela marche comme cela:
- On vise à obtenir la valeur à l'adresse X dans la RAM sans la lire directement
- On charge la donnée à l'adresse X dans un registre du processeur (on a pas le droit de le faire, mais l’exécution spéculatif va le faire tout de même)
- Si le dernier bit de la valeur à l'adresse X vaut 1, on charge une variable A qui correspond à une adresse Y dans la RAM.
- Sinon (le dernier bit de la valeur à l'adresse X vaut 0), on charge une variable B qui correspond à une adresse Z dans la RAM.

Après tout ça, la variable qui aura été chargé (A ou B), aura sa valeur dans le cache. On procède ensuite comme suit:
- On lance un timer 1
- On charge la variable A
- On mesure le temps écoulé
- On lance un timer 2
- On charge la variable B
- On mesure le temps écoulé

Et on analyse:
- Si le chargement de A est plus rapide, donc c'est A qui a été chargé tout à l'heure. Donc la condition "est-ce que le dernier bit de la donnée à l'adresse X vaut 1" était vrai.
- Sinon, B est plus rapide et donc le dernier bits vaut 0.

Et on recommence le processus pour chaque bits de la donnée à l'adresse X, et on obtient sa valeur sans jamais l'avoir lu directement, uniquement en inférant avec le comportement du cache.
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Avatar de 23JFK
Membre expérimenté https://www.developpez.com
Le 15/06/2018 à 21:10
De correctif en correctif, le fière i9 sera bientôt aussi efficace qu'un 8080 si cela continue.
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Avatar de jlliagre
Modérateur https://www.developpez.com
Le 15/01/2018 à 11:52
Citation Envoyé par liberal1 Voir le message
Qu'est-ce que tu appelles interruption matérielle?
Tu as raison de poser la question. La terminologie est parfois floue et, suivant le contexte, il n'y a parfois pas consensus sur ce que recoupent les termes "trap", "exception", "interruption", etc.

J'ai assimilé un peu vite tout ce qui n'était pas interruption logicielle à interruption matérielle alors qu'un "page fault" sur du x86 n'est techniquement ni l'une ou l'autre.

Une interruption matérielle est liée à un événement extérieur et indépendante du code exécuté, c'est donc une interruption asynchrone.

Une interruption logicielle, c'est une instruction dont le rôle est d'interrompre le cours normal du code (trap, int, syscall, etc...), c'est une interruption planifiée

Une faute de page ("page fault") est aussi une exception synchrone (liée au code exécuté) mais elle n'est pas planifiée. La finalité de l'instruction entraînant cette exception n'est pas de générer une interruption, c'est juste une éventualité. La détection de cette exception se produisait dans un composant initialement indépendant des CPU (d'où ma confusion), mais les MMU sont maintenant intégrés aux CPU.

Quand elle survient dans du code utilisateur et qu'elle n'est pas ignorée, l'effet d'une interruption matérielle, logicielle ou d'une faute de page est de transférer le controle du thread affecté à une routine dédiée du système d'exploitation, via une table de vecteurs d'interruptions.

Meltdown exploite le fait que les CPU Intel autorisent du code utilisateur à (commencer à) accéder à une page du noyau sans que la faute de page attendue ne soit immédiatement remontée.
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Avatar de chrtophe
Responsable Systèmes https://www.developpez.com
Le 15/06/2018 à 15:42
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Avatar de jlliagre
Modérateur https://www.developpez.com
Le 15/01/2018 à 21:53
Citation Envoyé par transgohan Voir le message
Analyse intéressante, j'en viens à revoir ma définition d'une interruption matérielle du coup...

Mais du coup pour rebondir sur l'exemple des page fault, dans quelle case la rangerais-tu ? Elle a tout de l'exception matérielle si on tente de coller à tes deux définitions, mais la suite de ton message laisse à penser que tout ce qui est interne au processeur serait catégorisé comme interruption logicielle.
Ni l'une ni l'autre.

Il y a les interruptions:

  • intimement liées aux instructions en cours d'exécution sur le CPU (synchrones):
    • provoquées intentionnellement : software interrupts, instructions dédiées
    • provoquées involontairement : page-fault, division par zéro, etc. Elles sont en général inattendues mais quelques unes sont inévitables, par exemple les page-faults. Tout le mécanisme de pagination à la demande d'Unix/Linux et autres OS s'appuie sur elles.
  • pas du tout liées aux instructions en cours d'exécution sur le CPU (asynchrones):
    • peuvent survenir n'importe quand, que le CPU soit en train d'exécuter du code user, kernel our ien du tout (idle). Elles sont provoquées par un événement externe affectant un composant matériel, hardware interrupts. Elles sont aussi inévitables, sans hardware interrupts, pas de timers, d'entrées-sortie disque ou réseau, de communication USB, d'affichage video,...


Dans le même genre, que dire d'une interruption générée par un coprocesseur de communication (dédié à la gestion des SCC par exemple) ? C'est interne au processeur, mais ce n'est pas notre code qui la génère (au mieux c'est notre configuration, voir sous certains aspects totalement extérieur).
Ce que tu décris est une hardware interrupt.

Un composant extérieur peut être géré de trois façons (ou une combinaison des trois) :

  • envoi d'un interruption au processeur pour qu'il traite chaque événement le nécessitant (hardware interrupt)
  • utilisation d'un accès direct à la mémoire (DMA) pour éviter d'interrompre (trop) le processeur.
  • attente passive, c'est le driver qui va régulièrement voir s'il y a quelque chose à traiter dans le composant extérieur (polling), rare.
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Avatar de jlliagre
Modérateur https://www.developpez.com
Le 02/02/2018 à 14:27
Contrairement à Meltdown qui est une faille bien précise affectant certains processeurs, qui permet à un processus d'accéder à la mémoire du noyau et pour laquelle les parades sont bien identifiées, il vaut mieux ne pas parler de "la" faille Spectre, mais d'une nouvelle famille de vulnérabilités comportant deux vecteurs d'attaque (type 1: bound check bypass) et (type 2: branch target injection).

Spectre n'est pas une faille affectant des processeurs spécifiques, mais un effet de bord de l'architecture de la plupart des processeurs modernes. Spectre permet à un processus d'accéder à des données auxquelles on croyait qu'il n'avait pas accès.

Les documents sur Spectre indiquent que des attaques s'attaquant au processus lui-même sont faciles à implémenter, mais indiquent aussi que sont possibles des attaques plus complexes à mettre en œuvre permettant d'accéder à des données d'autres processus, au noyau et même, au delà du noyau, à des données de l'hyperviseur en cas de virtualisation.

Il n'y a donc pas une faille, mais, en fonction des processeurs, des applications, systèmes d'exploitation et hyperviseurs utilisés, un certain nombre de failles spécifiques identifiées ou non, divulguées ou non.

Corriger ces failles semble être un travail de titan. Il faut trouver des parades dans la façon de générer du code assembleur, donc modifier les compilateurs et tout recompiler. Patcher le microcode des CPU existants ne peut pas suffire car désactiver complètement l'exécution spéculative aurait un impact trop important sur les performances.
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