【预警通告】Meltdown和Spectre处理器漏洞威胁

近日,Intel处理器被爆出存在硬件上的漏洞,该漏洞源于芯片硬件层面的一处设计BUG。这个BUG会允许程序窃取当前在计算机上处理的数据,并且影响Windows, MacOS, Linux。由于涉及硬件,该漏洞无法通过芯片的微码(microcode)更新进行修复,需要通过内核级别的修复来解决,并且据研究表明,修复该漏洞会牺牲5%-30%的性能,此次漏洞事件共包含Meltdown和Spectre两个安全问题,部分利用代码已经公开。

一、漏洞摘要

Meltdown

漏洞编号:CVE-2017-5754

Meltdown打破了用户应用程序和操作系统之间最基本的隔离。 这种攻击允许程序访问其他程序和操作系统的内存,也就是可以读取到敏感的,秘密的信息。

如果您的计算机装有受影响的处理器并运行未打补丁的操作系统,则在操作敏感信息时就会有泄漏的危险。个人用户和云设施均会受到影响。

参考链接:https://meltdownattack.com/

Spectre

漏洞编号:CVE-2017-5715、CVE-2017-5753

Spectre打破了不同应用程序之间的隔离。 它允许攻击者欺骗无错程序(error-free)并使其泄露秘密信息。事实上,最佳实践的安全检查反而会增加攻击面,并可能使应用程序更容易受到Spectre的影响。

Spectre比Meltdown更难被利用,然而它也更难以防护。但是,可以通过软件补丁防止基于Specter的特定已知漏洞。

参考链接:https://spectreattack.com/

二、漏洞影响分析

目前来看,漏洞的利用只能读取敏感信息。由于云主机共享CPU,攻击者可通过此漏洞越权读取他人主机相关信息,甚至普通用户可通过越权读取内存信息以获得主机管理员权限。

在漏洞公开后Mozilla官方证实Meltdown和Spectre漏洞均存在远程利用风险,可以通过WEB页面的JavaScript文件直接实施攻击。攻击者可通过DNS劫持,对普通用户进行攻击,建议相关个人用户及时升级操作系统补丁及浏览器版本。

受影响的处理器

1995年以后生产的所有处理器芯片,具体如下:

Intel

Intel® Core™ i3 processor (45nm and 32nm)

Intel® Core™ i5 processor (45nm and 32nm)

Intel® Core™ i7 processor (45nm and 32nm)

Intel® Core™ M processor family (45nm and 32nm)

2nd generation Intel® Core™ processors

3rd generation Intel® Core™ processors

4th generation Intel® Core™ processors

5th generation Intel® Core™ processors

6th generation Intel® Core™ processors

7th generation Intel® Core™ processors

8th generation Intel® Core™ processors

Intel® Core™ X-series Processor Family for Intel® X99 platforms

Intel® Core™ X-series Processor Family for Intel® X299 platforms

Intel® Xeon® processor 3400 series

Intel® Xeon® processor 3600 series

Intel® Xeon® processor 5500 series

Intel® Xeon® processor 5600 series

Intel® Xeon® processor 6500 series

Intel® Xeon® processor 7500 series

Intel® Xeon® Processor E3 Family

Intel® Xeon® Processor E3 v2 Family

Intel® Xeon® Processor E3 v3 Family

Intel® Xeon® Processor E3 v4 Family

Intel® Xeon® Processor E3 v5 Family

Intel® Xeon® Processor E3 v6 Family

Intel® Xeon® Processor E5 Family

Intel® Xeon® Processor E5 v2 Family

Intel® Xeon® Processor E5 v3 Family

Intel® Xeon® Processor E5 v4 Family

Intel® Xeon® Processor E7 Family

Intel® Xeon® Processor E7 v2 Family

Intel® Xeon® Processor E7 v3 Family

Intel® Xeon® Processor E7 v4 Family

Intel® Xeon® Processor Scalable Family

Intel® Xeon Phi™ Processor 3200, 5200, 7200 Series

Intel® Atom™ Processor C Series

Intel® Atom™ Processor E Series

Intel® Atom™ Processor A Series

Intel® Atom™ Processor x3 Series

Intel® Atom™ Processor Z Series

Intel® Celeron® Processor J Series

Intel® Celeron® Processor N Series

Intel® Pentium® Processor J Series

Intel® Pentium® Processor N Series

 

AMD

Ryzen 5系列

Ryzen 7系列

FX系列

Ryzen Threadripper系列

A10系列

A8系列

速龙系列

 

ARM

CORTEX-A系列

CORTEX-R系列

 

受影响的操作系统

Android

Android 8.0及以下版本

 

iOS

iOS 11.1 及以下版本

 

Windows系统

Windows 10

Windows 8

Windows 8.1

Windows 7

Windows Vista

Windows XP

Windows Server 2003

Windows Server 2008

Windows Server 2012

Windows Server 2012 R2

 

Linux系统

Debian系列

Ubuntu系列

RedHat系列

CentOS系列

Fedora系列

OpenSuse系列

三、升级建议

1月3日晚,微软发布了针对Meltdown和Specter的系统安全更新,请用户开启系统更新功能及时打全最新的安全补丁。

系统版本 KB
Windows Server, version 1709 (Server Core Installation) 4056892
Windows Server 2016 4056890
Windows Server 2012 R2 4056898
Windows Server 2012 暂不可用
Windows Server 2008 R2 4056897
Windows Server 2008 暂不可用
Windows 8 4056897(1月9日发布)
Windows 7 4056898(1月9日发布)

苹果公司发布公告已经对部分系统进行了升级,相关产品及最新版本信息如下:

产品名称 更新版本
iOS 11.2
macOS 10.13.2
tvOS 11.2
Apple Watch 不受影响
Safari 暂未发布更新

根据官方的公告,RedHat、SUSE、Ubuntu等Linux操作系统暂时没有发布更新。

该漏洞存在于CPU硬件中,无法通过固件来修复,目前各厂商都在致力于各自产品的修复,请相关用户及时关注官方的升级通告。

以下是部分厂商的通告链接:

Intel https://newsroom.intel.com/news/intel-responds-to-security-research-findings/
VMWare https://www.vmware.com/us/security/advisories/VMSA-2018-0002.html
AMD https://www.amd.com/en/corporate/speculative-execution
Red Hat https://access.redhat.com/security/vulnerabilities/speculativeexecution
NVIDIA https://forums.geforce.com/default/topic/1033210/nvidias-response-to-speculative-side-channels-cve-2017-5753-cve-2017-5715-and-cve-2017-5754/
Xen https://xenbits.xen.org/xsa/advisory-254.html
ARM https://developer.arm.com/support/security-update
Amazon https://aws.amazon.com/de/security/security-bulletins/AWS-2018-013/
Mozilla https://blog.mozilla.org/security/2018/01/03/mitigations-landing-new-class-timing-attack/
Windows https://portal.msrc.microsoft.com/en-US/security-guidance/advisory/ADV180002
Google https://www.chromium.org/Home/chromium-security/ssca
Apple https://support.apple.com/en-us/HT208394
HUAWEI http://www.huawei.com/en/psirt/security-notices/huawei-sn-20180104-01-intel-en

由于攻击者可通过浏览器嵌入JavaScript脚本,利用此漏洞进行攻击,相关浏览器厂商也提供了升级版本,如下表:

浏览器名称 更新版本
FireFox 57
Chrome 64(将在1月23日更新)
Safari 暂未发布更新
Internet Explorer 11 KB4056890
Microsoft Edge KB4056890

四、漏洞分析

4.1 本地利用分析

CPU会利用分支预测和乱序执行提高执行效率,CPU会预测将来会执行的命令,并提前加载到缓存中,例如将下一条指令所需要访问的内存提前加载到CPU缓存中,这就避免了执行具体指令时再去读内存,从而加快了CPU的执行速度。

假设在执行第3条指令时发生了异常(比如除0操作),会触发CPU的异常处理,从而中断指令3和指令4的执行,但是并不会撤销指令4,此时的指令4所需的内存数据已经被加载到缓存中。如果指令4访问了非法内存地址,则有可能造成泄露。由于CPU缓存速度高于系统内存的速度,可利用时间差猜测出内存中的数据。

漏洞复现:

部分漏洞利用的源代码已经公开,经测试源码可在Windows和Linux两个平台下编译执行。

Windows上运行截图:

Linux上运行截图:

4.2 远程利用分析

虽然该漏洞只能在主机上触发,但是根据最新的研究结果发现,该漏洞可通过Web站点对目标系统进行攻击。Mozilla已经正式确认, Meltdown和Spectre CPU漏洞可能通过恶意JavaScript文件进行漏洞利用,也就是说,用户可能因为访问某个网页而被提取信息。也就是说,基于网络的攻击形态是完全可能的,并非只能在本地执行恶意代码。

Google安全人员将漏洞公开的几个小时之后,Mozilla证实了Meltdown和Spectre漏洞都可以远程利用,只需要通过网站页面的JavaScript文件就可以实施攻击。FireFox57版本中加入了一些临时防范策略,但Mozilla同时也表示,这会降低Firefox部分功能的效率,目前FireFox针对该漏洞的完美修复方案还在研发当中。

Google表示将会在1月23日发布新版本Chrome 64浏览器,在新版本发布之前,官方建议开启Chrome 63中站点隔离功能来减小攻击带来的影响。

截止到目前为止,Apple暂未明确如何修复Safari浏览器,建议用户及时关注官方的升级通告。

实际攻击场景中,攻击者可通过攻击目标网站或自己建立恶意网站实施攻击,攻击者可以在未授权的情况下获取以下内容或实施进一步攻击:

  • 获取本地操作系统内存中的信息,包括系统运行数据、秘钥、图片等。
  • 通过获取到的秘钥登录应用系统,从而实施进一步的攻击行为。
  • 可以绕过虚拟机超级管理器(HyperVisor)的隔离防护。
  • 在云服务中,可以泄露其他用户的隐私信息。
  • 通过浏览器泄露受害者的账号、密码、邮箱、cookie等隐私信息。

4.3 漏洞检测

微软已经公开Powershell的检测程序,请用户尽快进行检测是否受影响,具体操作步骤如下:

以管理员身份打开Powershell:

安装powershell SpeculationControl检测模块,安装完成后执行来启动检测,依次输入如下命令:

Install-Module SpeculationControl

Get-SpeculationControlSettings

如果在运行Get-SpeculationControlSettings时出现如下错误,需要开启脚本执行权限,且需要将SpeculationControl模块导入。

命令如下:

set-executionpolicy remotesigned

Import-Module SpeculationControl

命令执行完成后若出现如下提示,则说明存在漏洞风险。

详情可参考官方链接:

https://support.microsoft.com/en-us/help/4073119/protect-against-speculative-execution-side-channel-vulnerabilities-in

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