Chińskie procesory Loongson mają poważną lukę. Można wykraść dane nawet z maszyny wirtualnej

Chińskie procesory Loongson skrywają lukę sprzętową, która pozwala na odczytywanie danych z pamięci podręcznej L1. Badacze nazwali ją LoongLeak i pokazali, że atak może zostać przeprowadzony nawet z poziomu maszyny wirtualnej.

Problem odkryli naukowcy z niemieckiego Centrum Bezpieczeństwa Informacji Helmholtza. Badając architekturę LoongArch, opracowaną przez Loongson, zauważyli nietypowe zachowanie jednej z instrukcji procesora.

W określonych warunkach część rejestru może pozostawać w stanie nieokreślonym. Badacze ustalili, że dane pojawiające się w tym miejscu mogą pochodzić z pamięci podręcznej L1. To otwiera drogę do ataku wykorzystującego informacje pozostawione przez inne programy.

Problem jest szczególnie poważny, ponieważ pamięć podręczna nie zapewnia pełnej izolacji między aplikacjami. Atakujący może więc próbować odzyskać informacje należące do innych procesów, systemu operacyjnego, a nawet hosta obsługującego maszynę wirtualną.

Klucze AES i hasła można odzyskać w kilka sekund

Badacze przeprowadzili kilka demonstracji LoongLeak. W ich testach udało się odzyskać całe klucze AES przechowywane przez jądro systemu, fragmenty skrótów haseł administratora oraz informacje pozwalające ominąć mechanizmy takie jak ASLR i stack canaries.

Atak nie wymaga uprzywilejowanego dostępu do systemu. Według autorów może zostać przeprowadzony z poziomu zwykłej przestrzeni użytkownika, kontenera, a nawet maszyny wirtualnej. W najbardziej niepokojącym scenariuszu kod działający wewnątrz VM może sięgnąć po dane należące do systemu hosta.

LoongLeak różni się też od wielu klasycznych ataków kanałem bocznym. Badacze twierdzą, że nie potrzebuje precyzyjnych timerów ani dodatkowego mechanizmu wzmacniającego sygnał. Atakujący może kontrolować określone obszary pamięci podręcznej i wykorzystać je do kierowania wycieku.

Aktualizacja naprawiła problem, ale starszy sprzęt pozostaje wyzwaniem

Wada ma charakter sprzętowy, dlatego samo oprogramowanie nie może całkowicie usunąć jej źródła. Jednym ze sposobów ograniczenia ryzyka jest odpowiednie zarządzanie zawartością pamięci podręcznej, jednak w niektórych konfiguracjach konieczne może być także wyłączenie jednego wątku na rdzeń.

 Loongson naprawił problem w procesorze 3A6000, a zastosowane rozwiązanie ma według badaczy ograniczać wydajność maksymalnie o około 1,4 proc.

Największym ograniczeniem pozostaje skala wykorzystania tych układów. Procesory Loongson są popularne przede wszystkim w Chinach i znacznie rzadziej trafiają do komputerów oraz serwerów poza tym krajem. Firma rozwija własną architekturę LoongArch jako alternatywę dla zagranicznych technologii, a chińskie instytucje publiczne coraz częściej korzystają z lokalnych komponentów.

To właśnie ten ostatni element może budzić największe obawy. Badacze nie znaleźli obecnie skutecznej metody pozwalającej stwierdzić, czy LoongLeak został wykorzystany podczas rzeczywistego ataku. Jeśli podatne procesory pracują w systemach zawierających poufne informacje, wykrycie ewentualnego wycieku może być wyjątkowo trudne.