英特爾處理器曝出重大安全漏洞，迫使 Linux 和 Windows 更新設計
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日前，英特爾處理器被曝存在重大底層設計缺陷，迫使 Linux 和 Windows 核心需要展開復雜的重新設計，以消除晶片層面的安全漏洞。
Linux 程式設計師正在加緊檢修開源核心的虛擬記憶體系統，微軟也預計在下週二的補丁中對 Windows 系統進行更新和調整。
關鍵問題在於，Linux 和 Windows 系統的更新會對英特爾產品的效能造成影響。雖然具體影響還有待確定，但預計速度會放慢 5% 至 30%，具體取決於處理任務型別和處理器模式。英特爾最近配備了 PCID 功能的晶片，也預計會受其影響造成效能降低。
該漏洞存在於英特爾的 x86 硬體之中，無法通過微碼升級來解決，必須在系統層面通過安裝軟體、或者購買沒有設計缺陷的新處理器來解決——所以包括蘋果 64 位 macOS 等在內的其他系統也需要進行類似的更新和調整。
目前，英特爾晶片漏洞的具體細節尚未披露，預計會在下週二的微軟補丁釋出日公佈。雖然 Linux 核心的修補程式可供所有人檢視，但原始碼中的註釋已被改動以混淆該問題。
該 bug 存在於過去十年中所生產的現代英特爾處理器中，它能在一定程度上允許普通的使用者程式識別受保護區域的核心佈局及內容——從資料庫應用到網頁瀏覽器中使用的 JavaScript。
一般的解決方法是使用 KPTI（核心頁面表）隔離，將核心的記憶體與使用者程序完全分開。如果需要執行寫入檔案或開啟網路連線等操作，就必須暫時將處理器的控制權交給核心來執行。為了儘可能快速高效地從使用者模式轉換到核心模式並最終回到使用者模式，核心需要放置於程序的虛擬記憶體地址空間中（程式不可見）。當需要核心時，程式進行系統呼叫，處理器切換到核心模式並進入核心。完成後，告知 CPU 切換回使用者模式，並重新進入該過程。在使用者模式下，核心的程式碼和資料不可見，但會在程序的頁表中顯示。
這些 KPTI 補丁將核心移到了一個完全獨立的地址空間，所以它不僅對執行的程序不可見，甚至根本就不存在。實際上這應該是預設的規則，但英特爾晶片中存在的缺陷，導致核心訪問保護以某種方式被繞過了。
但是這種分離也有不利之處，系統在兩個單獨的地址空間之間互相切換是相對昂貴且耗費時間的，而且這種切換還會帶來延遲，強制處理器轉儲快取資料並從記憶體中重新載入資訊——這增加了核心的開銷，並減慢了計算機的速度。
安全漏洞的存在，會被惡意軟體和黑客大肆利用，嚴重的還會被惡意程式和登入使用者濫用來讀取核心記憶體的內容。想象一下，在瀏覽器中執行的一段 JavaScript，或者在共享的公共雲伺服器上執行的惡意軟體，能夠接觸到敏感核心保護的資料，包括密碼、登入金鑰、從磁碟快取的檔案等等。
具體而言，對於 bug 作業系統使用的防禦機制是將核心元件放置在隨機位置的虛擬記憶體中，能夠阻止在核心中濫用其他錯誤的嘗試。如果將核心的程式碼隨機放置在記憶體中，攻擊者就無法找到他們所需的內部小工具來完全破壞系統。不過處理器漏洞需要用來定位核心中資料和程式碼的位置，會導致軟體被修補得亂七八糟的。
但是，英特爾晶片漏洞的影響可能比這些還糟糕。AMD 發給 Linux 的電子郵件中表示：AMD 處理器不受核心頁表隔離功能的攻擊限制，但是 AMD 微架構不允許包括推測引用在內的記憶體引用方式，因為這在訪問時會導致頁面錯誤、以較低特權模式訪問較高特權資料。
這裡就有“投機”的存在。從 AMD 軟體工程師 Tom Lendacky 在上面郵件中提到的內容可以看出，英特爾的 CPU 在沒有執行安全檢查的情況下會推測性地執行程式碼，通過被阻塞的指令（例如從使用者模式讀取核心儲存器）開始執行軟體，並且在特權級別檢查發生之前完成該指令——這就意味著將允許 ring-3 級使用者程式碼讀取 ring-0 級核心資料，隱患更大。
雖然這個漏洞的具體細節還有待證實，但是其威脅性毋庸置疑。
受影響的大牌雲端計算廠商
據瞭解，這個 bug 將會影響包括亞馬遜 EC2、微軟 Azure 和谷歌 Compute Engine 在內的眾多知名雲端計算環境。
微軟的 Azure 雲（執行大量 Linux 和 Windows）將在 1 月 10 日進行維護和重啟。亞馬遜網路服務公司將通過電子郵件警告客戶，預計本週五將有重大安全更新登陸，但沒有披露具體細節。
截至目前，英特爾方還未發表任何評論。
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