PortSmash : une nouvelle faille critique qui affecte les CPU Intel exploitant l'Hyperthreading ou le SMT
Des CPU AMD pourraient aussi être touchés

Le , par Christian Olivier, Chroniqueur Actualités
Au cours des derniers mois, plusieurs vulnérabilités majeures affectant la majorité des processeurs disponibles sur le marché ont été découvertes. Elles affectent surtout les processeurs du fondeur US Intel ainsi que certaines puces conçues par ARM et IBM, mais aussi, dans une moindre mesure cela dit, les CPU produits par AMD. Il a été démontré que certaines d’entre elles existent même depuis près de 20 ans.

Les plus connues parmi ces vulnérabilités sont très probablement : Meltdown, Spectre, BranchScope, Foreshadow et TLBleed. Ces exploits permettraient à un attaquant de détourner différents types de données (mots de passe, clés cryptographiques…) sur un système sans être détecté ou arrêté par les outils de sécurité traditionnels. Les processeurs produits par Intel sont presque toujours les plus sensibles ou les seuls concernés par ces exploits.


Une nouvelle étude conduite par des chercheurs des universités de Technologie de Tampere et de La Havane (respectivement en Finlande et à Cuba) a démontré que les processeurs Intel sont sujets à une nouvelle attaque par canal latéral, baptisée PortSmash, qui permet d’exfiltrer l’information des processus se déroulant en parallèle sur un même noyau physique.

Pour être plus précis, PortSmash permet à un attaquant d’exécuter un processus malveillant à côté des processus légitimes en utilisant les capacités d’exécution de threads parallèles de l’architecture et d’exfiltrer les données des processus légitimes s’exécutant sur le même noyau.

« Nous avons récemment découvert un nouveau vecteur d’attaque de microarchitecture CPU », ont écrit les chercheurs.

Cette nouvelle vulnérabilité matérielle critique exploite le SMT (Simultaneous Multi Threading), une technologie orientée multitâche qui permet d’exécuter plusieurs threads de calcul en parallèle sur un noyau de CPU. Or la technologie communément appelée Hyperthreading développée par Intel qui se rencontre sur de nombreux processeurs modernes n’est qu’une implémentation du SMT permettant d’activer deux cœurs logiques pour chaque cœur physique disponible sur un die. L’Hyperthreading permet ainsi d’exécuter deux instances simultanément d’un même programme ou de deux programmes différents en utilisant au mieux les ressources du processeur.

Les chercheurs ont vérifié l’exploit sur les processeurs Intel des générations Skylake et Kaby Lake. Ils ont néanmoins suggéré que tous les processeurs qui ont bénéficié de l’implémentation du SMT dans leur architecture devraient être concernés par PortSmash. Ils suspectent fortement les puces AMD d’être également touchées par cette nouvelle vulnérabilité.

Paul Kocher, l’expert en sécurité cryptographique qui a découvert Spectre, a souligné que l’un des facteurs essentiels qui contribuent à faire de PortSmash une découverte aussi inquiétante est lié à la façon dont OpenSSL effectue des opérations sensibles en utilisant des instructions de branchement qui sont basées sur des valeurs secrètes.

L’équipe de recherche a suggéré de désactiver la fonctionnalité SMT ou Hyperthreading au niveau du bios et de faire une mise à jour d’OpenSSL, idéalement vers OpenSSL 1.1.1.1 ou toute autre version supérieure ou égale à OpenSSL 1.1.0i, à titre de corrections potentielles.


Cette découverte est l’un des premiers résultats du programme de recherche « SCARE : Side-Channel Aware Engineering » financé par le Conseil européen de la recherche, dont l’objectif est de trouver et d’atténuer les nouvelles attaques par canal latéral. PortSmash est la seconde vulnérabilité matérielle majeure qui cible la fonctionnalité Hyperthreading des processeurs Intel, après l’annonce de TLBleed en juin dernier.

Les chercheurs ont récemment rendu publique leur découverte sous la référence CVE-2018-5407 et Intel a été informée de cette vulnérabilité le mois dernier, mais n’a pas encore réagi à cette nouvelle attaque ni fait part d’éventuelles corrections envisageables.

Source : WccfTech, OpenWall

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Avatar de andry.aime andry.aime - Rédacteur/Modérateur https://www.developpez.com
le 05/11/2018 à 13:53
Citation Envoyé par Christian Olivier Voir le message
Les chercheurs ont vérifié l’exploit sur les processeurs Intel des générations Skylake et Kaby Lake. Ils ont néanmoins suggéré que les tous les processeurs qui ont bénéficié de l’implémentation du SMT dans leur architecture devraient être concernés par PortSmash. Ils suspectent fortement les puces AMD d’être également touchées par cette nouvelle vulnérabilité.
Les CPU AMD coûtent tellement cher que ces chercheurs n'ont pas pu payer pour faire un test , pareil comme pour TLBleed il y a quelque mois, qui exploite aussi le SMT.
Avatar de marsupial marsupial - Membre émérite https://www.developpez.com
le 05/11/2018 à 14:12
A l'heure de l'intelligence artificielle oû puissance et sécurité sont primordiales, même si aucune exploitation n'est à recenser, c'est un coup dur pour l'industrie.
Avatar de mattdef mattdef - Membre habitué https://www.developpez.com
le 05/11/2018 à 14:31
Il serait grand temps de mettre fin aux technologies HT et SMT... Les CPU d'aujourd'hui ont suffisamment de cœurs (merci AMD au passage) pour ne plus avoir besoin de cet artifice.
Avatar de marsupial marsupial - Membre émérite https://www.developpez.com
le 05/11/2018 à 16:43
Citation Envoyé par Ryu2000 Voir le message
Pour l'instant on ne sait pas si c'est grave : "pourrait être potentiellement exploitée pour accéder aux données sensibles sur un ordinateur".
Les développeurs de logiciels peuvent atténuer le problème : "Mais à l'heure actuelle, il semble qu'Intel compte sur l'action des développeurs de logiciels systèmes pour protéger les utilisateurs de PC. L'entreprise a fait certaines recommandations techniques à ces derniers pour atténuer le problème."

De toute façon la masse des consommateurs s'en fout, ils n'ont même pas l'information et si ils l'avaient ça ne changerait rien.
Ce qui serait chouette c'est qu'Intel sorte une nouvelle architecture où il n'y a plus ces problèmes et baisse le prix des autres processeurs (que le i7-7700K passe à 200€ ou le i7-8700K à moins de 300€ ^^).
La presse a relayé Spectre et Meltdown; donc effectivement cela ne change rien pour l'utilisateur final qui majoritairement utilise son smartphone dorénavant. Mais imaginons une connexion chez Google ou Facebook pour exploiter la faille, ou chez un fournisseur de Cloud comme Amazon ou Azure, le hacker bien préparé mettra 2 minutes à prendre le contrôle total ni vu ni connu. C'est bien pour cette raison qu'en début d'année tous les fournisseurs de Cloud ont patché en urgence.
Avatar de Steinvikel Steinvikel - Membre confirmé https://www.developpez.com
le 06/11/2018 à 4:38
@mattdef
Un ordi mainstream (ni xéon/i9, ni epyc/threadripper, ni atom/celeron), sans SMT, ça réduirait la capacité max de calcul de combien environ ?
Je sais que grosso modo, un coeur sature en utilisant que 70% de ses ressources matérielles, le SMT permet de se rapprocher de 100%.
Perso, je tourne rarement en fréquence max, alors avec SMT désactivé ne devrait pas poser de problème dans mon cas ...mais si ça réduit les perf' de 30% ça risque d'en gêner un bon nombre. ^^'

PS: certains gamers ont la nécessité de désactiver le SMT dû à des problèmes entre la stabilité de ce dernier, le comportement de l'OS, et d'autres impactes au cas par cas... et avec SMT désactivé, ils y trouvent de meilleurs perf'... c'est parfois le cas pour les techno récentes qui manquent de maturité, comme le début des AMD Ryzen avec Windows par exemple.
Avatar de Piraaate Piraaate - Membre du Club https://www.developpez.com
le 06/11/2018 à 12:30
Citation Envoyé par Steinvikel Voir le message
PS: certains gamers ont la nécessité de désactiver le SMT dû à des problèmes entre la stabilité de ce dernier, le comportement de l'OS, et d'autres impactes au cas par cas...
Je suis intrigué par ce cas, est-ce que tu pourrais m'orienter vers des articles/discussions qui traitent du problème, s'il te plaît ?
Avatar de andry.aime andry.aime - Rédacteur/Modérateur https://www.developpez.com
le 06/11/2018 à 14:55
Citation Envoyé par Steinvikel Voir le message
PS: certains gamers ont la nécessité de désactiver le SMT dû à des problèmes entre la stabilité de ce dernier, le comportement de l'OS, et d'autres impactes au cas par cas... et avec SMT désactivé, ils y trouvent de meilleurs perf'... c'est parfois le cas pour les techno récentes qui manquent de maturité, comme le début des AMD Ryzen avec Windows par exemple.
Citation Envoyé par Piraaate Voir le message
Je suis intrigué par ce cas, est-ce que tu pourrais m'orienter vers des articles/discussions qui traitent du problème, s'il te plaît ?
C'était lié au Core Parking de windows 10 avant que AMD a créé un patch.
Avatar de Stéphane le calme Stéphane le calme - Chroniqueur Actualités https://www.developpez.com
le 15/11/2018 à 14:43
Sept nouvelles variantes de Meltdown et Spectre ont été découvertes par des chercheurs,
Intel ne se montre pas inquiet

Au début de l'année, un ensemble d'attaques utilisant les capacités d'exécution spéculatives des processeurs modernes hautes performances a été révélé. Les attaques ont été nommées Meltdown et Spectre. Depuis lors, de nombreuses variantes de ces attaques ont été publiées. Parallèlement, diverses techniques d'atténuation de risque ont été créées pour permettre aux logiciels, systèmes d'exploitation et plateformes d'hyperviseur de se protéger contre ces attaques.

Rappel

Meltdown est une vulnérabilité matérielle découverte exclusivement dans les microprocesseurs Intel x86 qui permet à un processus non autorisé l'accès privilégié à la mémoire. La vulnérabilité ne semble pas affecter les microprocesseurs AMD.Un code Common vulnerabilities and Exposures : CVE-2017-5754 a été émis.

Spectre est une vulnérabilité matérielle de certaines implémentations de la prédiction de branchement, qui affecte les microprocesseurs modernes dotés de l'exécution spéculative ; cette vulnérabilité permet de récupérer des informations potentiellement sensibles en forçant un programme à accéder à des zones arbitraires de l'espace mémoire qui lui est alloué. Deux identifiants de Common Vulnerabilities and Exposures (CVE) liés à Spectre, CVE-2017-5753 et CVE-2017-5715, ont été émis.

Spectre est une vulnérabilité qui permet de faire en sorte qu'un programme accède à des emplacements arbitraires de la mémoire vive allouée à celui-ci. Un attaquant peut lire le contenu de la mémoire accédée ainsi, ce qui peut potentiellement lui permettre d'obtenir des données sensibles.

Le rapport sur Spectre décrit une classe de vulnérabilités potentielles. Elles sont toutes basées sur l'exploitation des effets secondaires de l'exécution spéculative, un moyen de masquer la latence de la mémoire et donc d'accroître la vitesse d'exécution des microprocesseurs modernes. Plus précisément, Spectre concerne la prédiction de branchement, qui est un aspect de l'exécution spéculative. Contrairement à Meltdown, à laquelle Spectre est associée du fait de la simultanéité de leurs découvertes, Spectre ne s'appuie pas sur une fonction spécifique de la gestion et du système de protection de la mémoire d'un seul processeur, mais est un concept plus général.

L’histoire n’est pas encore à son dernier chapitre

Une équipe de recherche, comprenant des chercheurs à l'origine de la découverte de Meltdown, Spectre et des attaques associées Foreshadow et BranchScope, a publié un nouveau document révélant d'autres attaques dans les familles Spectre et Meltdown. Le résultat ? Sept nouvelles attaques possibles. Certaines peuvent être atténuées par des techniques d'atténuation connues, mais d'autres non. Cela signifie que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour protéger les systèmes vulnérables.

Les chercheurs ont entrepris une analyse systématique des techniques impliquées dans les exploits de Spectre et de Meltdown, et c'est ainsi que les nouvelles variantes ont été découvertes.

L'un des exploits récemment découverts utilise les clés de protection (PKU) d'Intel, et Peter Bright explique:

Les clés de protection introduites avec Skylake permettent à une application de marquer des morceaux de mémoire avec une clé à quatre bits. Les applications configurent le processeur pour qu'il utilise une clé de protection particulière et, pendant ce temps, toute tentative d'accès à la mémoire étiquetée avec une clé différente générera une erreur. Encore une fois, quelques nanosecondes de spéculation peuvent se produire entre la création d’un accès invalide (accès à la mémoire avec une clé de protection incohérente) et le signalement de l’erreur, permettant la fuite des informations à protéger.


Ceci, et un autre exploit tirant parti des MPX (Memory Protection eXtensions) d’Intel, sont tous deux liés à Meltdown, mais il en existe cinq autres qui sont liés à Spectre.

Au total, cinq scénarios de prédiction erronés différents ont été identifiés (quatre basés sur des prédicteurs de branche, un basé sur les mémoires stockées étant momentanément ignorées). Sur les quatre attaques de prédicteur de branche, chaque attaque peut être utilisée soit contre le même espace adresse, soit contre un autre, et elle peut être utilisée contre la même branche ou une branche associée. Cela crée 16 variantes basées sur un prédicteur de branche ainsi que l'attaque basée sur un store. Jusqu'à présent, toutes les combinaisons n'ont pas encore été testées, mais plusieurs nouvelles attaques de style Spectre sont décrites dans le document. Ils utilisent diverses combinaisons du prédicteur exploité, de l'adresse attaquée et de l'espace d'adressage attaqué.

En particulier, il a été démontré que l’une des variantes des attaques Spectre d’origine avait une applicabilité supérieure aux derniers processeurs d’AMD par rapport à celle connue jusqu’à présent; de même, l'attaque s'est également révélée efficace contre les processeurs ARM.


Les vendeurs en ont été informés

L’équipe de recherche a déclaré avoir communiqué toutes ses conclusions aux trois fournisseurs de processeurs dont ils avaient analysé les processeurs, mais que seuls ARM et Intel avaient reconnu leurs conclusions.

En outre, l’équipe de recherche a découvert que certaines mesures d’atténuation déjà appliquées par les fournisseurs n’étaient pas parvenues à arrêter les sept nouvelles attaques, même si elles auraient dû l’être, du moins en théorie. Ils fournissent au tableau suivant les résultats de leurs tests des mesures d’atténuation existantes.

Intel, semble-t-il, n'est pas inquiet. En réponse aux affirmations de l'équipe de recherche, Intel a fourni la déclaration suivante, suggérant que les mesures d'atténuation testées par les chercheurs n'avaient peut-être pas été appliquées correctement :

Citation Envoyé par Intel
Les vulnérabilités décrites dans le présent document peuvent être entièrement résolues en appliquant les techniques d’atténuation existantes pour Spectre et Meltdown, y compris celles précédemment décrites ici, et ailleurs par d’autres fabricants de puces. La protection de la clientèle reste une priorité essentielle pour nous et nous remercions les équipes de l’université de technologie de Graz, de imec-DistriNet, de la KU Leuven et du College of William and Mary pour leurs recherches continues.
Source : PoC (au format PDF)
Avatar de earhater earhater - Membre confirmé https://www.developpez.com
le 15/11/2018 à 16:09
Je comprends pas l'interêt de cette étude car les 7 variantes se basent sur les mêmes causes, à prouver à quel point patcher meltdown et spectre est important mais Intel l'a bien compris car cela va être intégré directement dans les CPUs. à part faire le buzz des variantes on va pouvoir en découvrir encore plusieurs dizaines
Avatar de Uther Uther - Expert éminent https://www.developpez.com
le 15/11/2018 à 16:41
C'est important car il y a des millions de CPU vulnérable en circulation et qui vont rester opérationnel encore de nombreuses années. On ne peut tout simplement pas remplacer la quasi l'intégralité du parc informatique, donc il est indispensable d'avoir de bons système de mitigation de ces failles.
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