Automated Detection Exploitation and Elimination of Double-Fetch Bugs Using Modern CPU Features

CPU · 發表 2018-11-02 19:51:45

摘要：作者: Michael Schwarz, Daniel Gruss, Moritz Lipp, Clémentine Maurice, Thomas Schuster, Anders Fogh, Stefan Mangard 出處: AsiaCCS’18 單位: Graz Univer...

作者: Michael Schwarz, Daniel Gruss, Moritz Lipp, Clémentine Maurice, Thomas Schuster, Anders Fogh, Stefan Mangard

出處: AsiaCCS’18

單位: Graz University of Technology, CNRS, G DATA Advanced Analytic

原文: ofollow,noindex" target="_blank">https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3196508

Double-fetch bugs 是一種特殊的條件競爭，在高許可權執行緒的time-of-check和time-of-use之間，低許可權執行緒能夠修改共享的記憶體，導致高許可權執行緒訪問的記憶體產生不一致。

本文作者提出了一種檢測，利用並消除double-fetch bugs的技術DECAF和Dropit。總體來說，貢獻如下：

把cache attack與kernel fuzzing結合起來
首個自動化的挖掘double-fetch bugs的方法
利用的成功率高達97%
利用Hardware Transactional Memory的特性，消除double-fetch bugs
方法對fuzz TEE也有效

介紹

現代作業系統的安全依賴作業系統kernel提供隔離性，在對kernel的攻擊中，條件競爭是一個很難解決的問題。Double-fetch bugs 就是一種特殊的條件競爭。kernel兩次訪問同一塊記憶體，首先檢查資料的合法性，第二次就使用它，那在這兩者之間，記憶體可能被修改。 Double Fetches有個明顯的特徵是要訪問兩次記憶體。如果資料在cache中，就從cache中讀，如果不在就從主存中讀到cache中，基於cache的攻擊，比如著名的Flush+Reload攻擊，可以利用CPU的這個特性來檢測Double Fetches。

Intel TSX的hardware transactional memory特效能夠保證當資料被讀進transaction後，資料不能被任何transaction之外的操作修改。這種特性被用來實現安全加固，比如在這個場景中就可以天然的防禦Double Fetch bugs。