АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Расширения Intel SGX

Расширения Intel SGX (англ. Intel Software Guard Extensions, SGX) — это набор кодов инструкций для реализации доверенной вычислительной среды, встроенных в некоторые центральные процессоры (CPU) корпорации Intel. SGX позволяет прикладному и системному программному обеспечению определять защищённые приватные области памяти, называемые «анклавами»[1][2]. SGX предназначен для использования в реализации защищённых удалённых вычислений, защищённого веб-сёрфинга и управления цифровыми правами (DRM)[3]. Другими вариантами применения являются сокрытие проприетарных алгоритмов и криптографических ключей[4].

SGX включает в себя шифрование процессором определённой части памяти («анклава»). Данные и код, исходящие из анклава, расшифровываются «на лету» внутри процессора[4], защищая их от изучения или чтения другой программой[4], включая код, выполняющийся с более высоким уровнем привилегий, например, операционной системой и гипервизорами[1][4][2]. Хотя данный механизм позволяет снизить риск многих типов атак, он не защищает от атак через сторонние каналы[5].

В 2021 году Intel приняла решение о прекращении поддержки SGX в процессорах Intel Core 11-го и 12-го поколений, однако дальнейшее развитие SGX продолжается для серверных процессоров Intel Xeon, предназначенных для облачных и корпоративных решений[6][7].

Технические особенности

SGX впервые был представлен в 2015 году в шестом поколении микропроцессоров Intel Core на базе микроархитектуры Skylake.

Поддержка SGX указывается на уровне процессора через структуру расширенных признаков команды CPUID, бит 02 регистра EBX[8], однако её практическая доступность приложениям требует поддержки SGX в BIOS/UEFI и ручного включения; это не отражается прямо в битах CPUID, что усложняет механизм обнаружения поддержки функции в приложениях[9].

Эмуляция SGX была добавлена в экспериментальную версию эмулятора системы QEMU в 2014 году[10]. В 2015 году исследователи из Технологического института Джорджии выпустили открытый симулятор под названием OpenSGX[11].

Примером использования SGX в области безопасности стала демонстрационная программа от wolfSSL, реализующая криптографические алгоритмы с применением SGX[12].

Микроархитектура Intel Goldmont Plus (Gemini Lake) также содержит поддержку Intel SGX[13].

В процессорах Intel Core 11-го поколения (Rocket Lake) и 12-го поколения (Alder Lake) SGX отмечен как «устаревший» и не поддерживается на клиентских платформах[6][14][15]. Это также привело к невозможности воспроизведения дисков Ultra HD Blu-ray на официально лицензированном программном обеспечении, таком как PowerDVD[16][17].

Перечень уязвимостей SGX

Атака Prime+Probe

27 марта 2017 года исследователи из Технического университета Граца (Австрия) разработали прототип атаки, позволяющий извлечь ключи RSA из анклавов SGX, выполняемых на той же системе, в течение пяти минут, используя определённые инструкции процессора вместо точного таймера для эксплуатации сайд-каналов через кэш-память и DRAM[18][19]. Одной из контрмер, опубликованных Даниэлем Груссом с соавторами на симпозиуме USENIX Security в 2017 году, является использование аппаратных транзакций для защиты кэша[20]. Также была предложена компиляторная контрмера DR.SGX[21].

Атаки, подобные Spectre

Группа LSDS из Имперского колледжа Лондона продемонстрировала прототип атаки, в которой уязвимость спекулятивного выполнения Spectre была адаптирована для атаки анклава SGX[22]. Атака Foreshadow, опубликованная в августе 2018 года, использует спекулятивное выполнение и переполнение буфера для обхода защиты SGX[23]. Для данной уязвимости (также известной как L1 Terminal Fault) были опубликованы официальные рекомендации и меры по смягчению 14 августа 2018 года и обновлены 11 мая 2021 года[24].

Атака через анклав

8 февраля 2019 года исследователи из Технического университета Граца опубликовали результаты, показавшие, что в некоторых случаях возможно исполнение вредоносного кода внутри самого анклава[25]. Эксплойт включает просканирование памяти процесса для восстановления полезной нагрузки, после чего осуществляется запуск кода на системе. Исследование отмечает, что из-за конфиденциальности и защиты анклава антивирусное ПО не может обнаружить или удалить подобное вредоносное ПО. Intel заявила, что данная атака выходит за рамки модели угроз SGX и рекомендовала запускать только доверенный код[26].

Атака MicroScope

Среди множества атак через сторонние каналы MicroScope выделяется возможностью злоумышленника с помощью специально подготовленной ОС воспроизводить части кода анклава произвольное количество раз, что позволяет реализовать десятки атак такого рода вне зависимости от структуры программы[27]. В июле 2022 года Intel подготовила патч для Linux (AEX-Notify), позволяющий разработчикам анклавов SGX реагировать на подобные события[28].

Plundervolt

Исследователям безопасности удалось внедрить тайминговые ошибки в выполнение кода в анклаве, что привело к утечке информации. Атака может быть реализована удалённо, но требует привилегированного доступа к управлению электропитанием и частотой процессора[29]. Уведомления о данной уязвимости (CVE-2019-11157) были опубликованы 14 августа 2018 года, далее обновлены 20 марта 2020 года[30].

LVI

Атака Load Value Injection (LVI)[31][32] использует внедрение значений для подмены читаемых из памяти данных, которые используются программой в течение короткого времени до отката («rollback»); в этот момент злоумышленник получает контроль над потоками исполнения и данными. Официальное уведомление и меры по смягчению были выпущены 10 марта 2020 года и обновлены 11 мая 2021 года[33].

SGAxe

Уязвимость SGAxe[34], опубликованная в 2020 году, расширяет атаку спекулятивного выполнения на кэш[35] и позволяет атакующему получить содержимое анклава. Это обеспечивает доступ к внутренним процессорным ключам для удалённой аттестации[36]. Тем самым злоумышленник может подделать идентификацию устройств Intel, подписывая произвольные аттестационные запросы[37]. Соответствующая публикация по уязвимости под кодификатором CVE-2020-0549 появилась 27 января 2020 года и обновлена 11 мая 2021 года[38].

ÆPIC leak

В 2022 году исследователи выявили уязвимость в расширенном программируемом прерывателе (APIC), позволяющую злоумышленнику с root- или admin-доступом получать криптографические ключи, анализируя обмен данными между кэш-памятью L1/L2 и APIC[39]. Это первая известная архитектурная уязвимость в процессорах x86, отличающаяся от таких атак как Spectre и Meltdown, использующих шумные сторонние каналы[40][41]. Уязвимость затрагивает процессоры Intel Core 10-го, 11-го и 12-го поколений и Xeon Ice Lake.

Извлечение приватного ключа

Подпись кода формируется приватным ключом, который хранится только в анклаве и закодирован с помощью «fuse»-элементов (плавких перемычек) на кристалле чипа. Ключ не может быть извлечён, поскольку зашит физически, однако исследователи Марк Ермолов, Максим Горячий и Дмитрий Скляров опровергли безусловную доверенность SGX, опубликовав инструмент на https://github.com/chip-red-pill/glm-ucode#.

SGX и вредоносное ПО

Долгое время велись дискуссии, может ли SGX способствовать созданию труднообнаружимого вредоносного ПО. Исследование Оксфордского университета, опубликованное в октябре 2022 года[42], рассмотрело плюсы и минусы злоупотребления SGX при разработке вредоносного ПО. Авторы заключили, что при наличии кратковременных уязвимостей в экосистеме SGX концепция доверенных вычислений не делает вредоносные программы более опасными по сравнению с традиционными вариантами и не способствует существенному совершенствованию вредоносного ПО.

Примечания

  1. ↑ 1 2 Intel SGX for Dummies (Intel SGX Design Objectives). intel.com (26 сентября 2013). Дата обращения: 20 апреля 2015. Архивировано 29 апреля 2014 года.
  2. ↑ 1 2 johnm Properly Detecting Intel Software Guard Extensions (Intel SGX) in Your Applications (англ.). software.intel.com (8 августа 2017). Дата обращения: 15 февраля 2019. Архивировано 24 апреля 2019 года.
  3. ↑ Intel SGX Details. intel.com (5 июля 2017). Дата обращения: 12 сентября 2024. Архивировано 1 декабря 2017 года.
  4. ↑ 1 2 3 4 Researchers Use Intel SGX To Put Malware Beyond the Reach of Antivirus Software - Slashdot. it.slashdot.org (12 февраля 2019). Дата обращения: 19 апреля 2019. Архивировано 26 октября 2021 года.
  5. ↑ Intel SGX and Side-Channels. intel.com (28 февраля 2020). Дата обращения: 28 февраля 2020. Архивировано 28 февраля 2020 года.
  6. ↑ 1 2 New Intel chips won't play Blu-ray disks due to SGX deprecation. Дата обращения: 17 января 2022. Архивировано 16 января 2022 года.
  7. ↑ anrilr Rising to the Challenge — Data Security with Intel Confidential Computing (англ.). community.intel.com (20 января 2022). Дата обращения: 20 апреля 2022. Архивировано 19 мая 2022 года.
  8. ↑ Intel Architecture Instruction Set Extensions Programming Reference. intel.com. Дата обращения: 28 сентября 2015. Архивировано 28 сентября 2015 года.
  9. ↑ Properly Detecting Intel Software Guard Extensions in Your Applications. intel.com (13 мая 2016). Дата обращения: 13 мая 2016. Архивировано 24 апреля 2019 года.
  10. ↑ Intel SGX Emulation using QEMU. tc.gtisc.gatech.edu. Дата обращения: 2 ноября 2018. Архивировано 10 августа 2024 года.
  11. ↑ sslab-gatech/opensgx. GitHub. Дата обращения: 15 августа 2016. Архивировано 11 июня 2018 года.
  12. ↑ wolfSSL At IDF. wolfssl (11 августа 2016). Дата обращения: 12 сентября 2024. Архивировано 27 сентября 2017 года.
  13. ↑ Intel Pentium Silver J5005 Processor. Дата обращения: 10 июля 2020. Архивировано 16 мая 2019 года.
  14. ↑ 11th Generation Intel Core Processor Datasheet. Дата обращения: 15 января 2022.
  15. ↑ 12th Generation Intel Core Processors Datasheet. Дата обращения: 15 января 2022.
  16. ↑ Intel прекращает поддержку UHD Blu-ray в новых чипах. whathifi (21 января 2022). Дата обращения: 8 декабря 2022. Архивировано 22 марта 2023 года.
  17. ↑ CyberLink Support Center. www.cyberlink.com. Дата обращения: 11 сентября 2024. Архивировано 13 сентября 2025 года.
  18. ↑ Boffins show Intel's SGX can leak crypto keys, The Register (7 марта 2017). Архивировано 11 июля 2019. Дата обращения: 1 мая 2017.
  19. ↑ Schwarz, Michael; Weiser, Samuel; Gruss, Daniel; Maurice, Clémentine & Mangard, Stefan (2017), Malware Guard Extension: Using SGX to Conceal Cache Attacks, arΧiv:1702.08719 [cs.CR]. 
  20. ↑ Strong and Efficient Cache Side-Channel Protection using Hardware Transactional Memory. USENIX (16 августа 2017). Дата обращения: 26 октября 2017. Архивировано 27 июля 2020 года.
  21. ↑ Brasser, Ferdinand; Capkun, Srdjan; Dmitrienko, Alexandra; Frassetto, Tommaso; Kostiainen, Kari; Müller, Urs; Sadeghi, Ahmad-Reza (28 сентября 2017). DR.SGX: Hardening SGX Enclaves against Cache Attacks with Data Location Randomization. ACSAC '19: Proceedings of the 35th Annual Computer Security Applications Conference December 2019. pp. 788—800. arXiv:1709.09917. DOI:10.1145/3359789.3359809. S2CID 19364841.
  22. ↑ Sample code demonstrating a Spectre-like attack against an Intel SGX enclave. (19 декабря 2021). Дата обращения: 12 января 2018. Архивировано 7 мая 2020 года.
  23. ↑ Peter Bright - Jul 10, 2018 9:00 pm UTC. New Spectre-like attack uses speculative execution to overflow buffers. Ars Technica (10 июля 2018). Дата обращения: 2 ноября 2018. Архивировано 23 ноября 2018 года.
  24. ↑ CVE - CVE-2018-3615. cve.mitre.org. Дата обращения: 17 октября 2022. Архивировано 17 октября 2022 года.
  25. ↑ Schwarz, Michael; Weiser, Samuel & Gruss, Daniel (8 февраля 2019), Practical Enclave Malware with Intel SGX, arΧiv:1902.03256 [cs.CR]. 
  26. ↑ Bright, Peter Researchers use Intel SGX to put malware beyond the reach of antivirus software (амер. англ.). Ars Technica (12 февраля 2019). Дата обращения: 15 февраля 2019. Архивировано 15 февраля 2019 года.
  27. ↑ Skarlatos, Dimitrios. MicroScope // Proceedings of the 46th International Symposium on Computer Architecture : [англ.] / Dimitrios Skarlatos, Mengjia Yan, Bhargava Gopireddy … [et al.]. — Phoenix, Arizona : ACM Press, 2019. — P. 318–331. — ISBN 978-1-4503-6669-4. — doi:10.1145/3307650.3322228.
  28. ↑ [PATCH] x86/sgx: Allow enclaves to use Asynchrounous Exit Notification. lore.kernel.org. Дата обращения: 17 октября 2022. Архивировано 17 октября 2022 года.
  29. ↑ Plundervolt steals keys from cryptographic algorithms (амер. англ.). Rambus Blog (11 декабря 2019). Дата обращения: 20 марта 2020. Архивировано 23 октября 2021 года.
  30. ↑ CVE - CVE-2019-11157. cve.mitre.org. Дата обращения: 17 октября 2022. Архивировано 24 мая 2025 года.
  31. ↑ LVI: Hijacking Transient Execution with Load Value Injection. lviattack.eu. Дата обращения: 12 марта 2020. Архивировано 1 января 2022 года.
  32. ↑ Load Value Injection. software.intel.com. Дата обращения: 12 марта 2020. Архивировано 12 июля 2020 года.
  33. ↑ CVE - CVE-2020-0551. cve.mitre.org. Дата обращения: 17 октября 2022. Архивировано 16 июля 2020 года.
  34. ↑ SGAxe. sgaxe.com. Дата обращения: 10 июня 2020. Архивировано 10 июня 2020 года.
  35. ↑ CacheOut. cacheoutattack.com. Дата обращения: 12 сентября 2024.
  36. ↑ Towards Formalization of Enhanced Privacy ID (EPID)-based Remote Attestation in Intel SGX. Дата обращения: 12 сентября 2024.
  37. ↑ SGAxe & CrossTalk Attacks: New Intel SGX Vulnerability Leaks Data (англ.). Hack Reports (12 июня 2020). Дата обращения: 12 июня 2020. Архивировано 16 июля 2020 года.
  38. ↑ CVE - CVE-2020-0549. cve.mitre.org. Дата обращения: 17 октября 2022. Архивировано 28 января 2020 года.
  39. ↑ Intel SGX: Not So Safe After All, ÆPIC Leak (амер. англ.). The New Stack (16 августа 2022). Дата обращения: 29 августа 2022. Архивировано 29 августа 2022 года.
  40. ↑ Wilson, Jason R. ÆPIC Leak is an Architectural CPU Bug Affecting 10th, 11th, and 12th Gen Intel Core CPUs (амер. англ.). Wccftech (11 августа 2022). Дата обращения: 29 августа 2022. Архивировано 29 августа 2022 года.
  41. ↑ ÆPIC Leak. aepicleak.com. Дата обращения: 29 августа 2022. Архивировано 29 августа 2022 года.
  42. ↑ Küçük, Kubilay Ahmet; et, al. SoK: How 'Not' to Architect Your Next-Generation TEE Malware. Hardware and Architectural Support for Security and Privacy (HASP) 2022 (октябрь 2022). Дата обращения: 17 апреля 2023. Архивировано 21 апреля 2023 года.

Литература

Ссылки

Категории