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无法修复的苹果 M1 芯片 bug 导致跨进程联系,打破操作系统安全模型!

2021-5-28 09:28| 发布者: 炼数成金_小数| 查看: 37637| 评论: 0|来自: 云头条

摘要: M1RACLES缺陷与其说很危险,还不如说很尴尬。苹果公司基于Arm的M1芯片因其出色性能而备受炒作,近日却曝出有一个设计缺陷:一旦被人利用,就可以使不同进程相互通讯,这无疑违反了操作系统的安全原则。这个缺陷名为M ...
M1RACLES缺陷与其说很危险,还不如说很尴尬。

苹果公司基于Arm的M1芯片因其出色性能而备受炒作,近日却曝出有一个设计缺陷:一旦被人利用,就可以使不同进程相互通讯,这无疑违反了操作系统的安全原则。

这个缺陷名为M1RACLES,并不带来重大的安全风险,原因就在于已经可以通过其他各种侧通道来泄露信息。然而,它确实为受影响的硬件上的现有恶意软件增加了秘密通讯的另一条途径。

之所以出现这个漏洞,是由于编码为s3_5_c15_c10_1的ARM系统寄存器含有两个位,可以同时从所有芯片核心在EL0(异常级别0,应用程序级权限)读取和写入这两个位。在一个安全的系统中,跨进程通讯受到严格限制,以防止秘密数据被泄露。

Ashai Linux的创始人兼项目负责人Hector Martin在披露漏洞的文章(https://m1racles.com/)中解释道:“一对恶意的协作进程可以利用这个两位状态建立一条可靠的通道,采取的办法就是使用一种时钟和数据的协议(比如说,一头写入1x以发送数据,另一头写入00以请求下一位)。这让两个进程可以交换任意数量的数据,数量多少完全取决于CPU开销。”

这种串扰的速度不是特别快——据说数据传输速率略高于1MB/s。其他信息泄露侧通道常常也很慢。

Martin发布了一段概念验证脚本用于演示如何读取数据,并将数据写入到频繁联系的系统寄存器,还发布了一段概念验证脚本用于在M1系统上建立一条秘密通道。他表示,自己在发布调查结果前90天就向苹果告知了这个漏洞,苹果随后发布了CVE-2021-30747。

M1缺陷通过A14芯片影响macOS Big Sur、Linux v5.13 +和iOS / iPadOS。据Martin声称,A14芯片同样存在这个漏洞。

承诺隐私?
Martin表示,有人可能在iOS上利用漏洞来破坏隐私保护机制,特别指出恶意键盘应用程序可以起到击键记录程序的作用,只需将输入的文本发送到另一个恶意应用程序,然后该恶意应用程序将信息转发到互联网上。不过他表示,苹果对运行时构建代码有限制,这就意味着,如果该公司对提交到App Store(应用商店)的应用程序进行静态分析,就可以发现企图利用漏洞的活动。

可以通过使用虚拟机来对付这个漏洞,因为默认情况下,虚拟机管理程序禁止来宾(guest)访问易受攻击的寄存器,但是除此之外并没有太多好的办法,尤其是在macOS上。

Martin解释:“缓解这个问题需要在EL1层面运行您的操作系统(可以禁用有问题的寄存器),然后在EL2层面至少要有某种极简的虚拟机管理程序来处理那些陷阱(否则运行使用该寄存器的应用程序完全会使您的计算机崩溃)。macOS虚拟化框架仅支持作为Type 2虚拟机管理程序来运行。因此,要解决这个问题,苹果就必须重新设计整个产品,作为Type 1虚拟机管理程序来运行。”

他在博文中解释道:“大致而言,苹果决定通过删除一项强制性功能来打破ARM规范,因为苹果认为他们永远不需要在macOS上使用这项功能。后来事实却证明,删除这项功能使现有操作系统缓解该漏洞的难度要大得多。”

苹果在发布下一个M1版本之前是否计划拿出修复方法;据称下一个M1版本被命名为M1X,有望支持将来的MacBook Pro更新版。

Martin推测有问题的M1系统寄存器并非打算在EL0层面可以访问,因此被认为是硅片缺陷(即硬件设计错误)。

他称:“苹果已经承认了这个缺陷,但是我高度怀疑它在下一个芯片版本中会得到修复;硅片设计周期比较长,我认为这个漏洞对苹果来说不是很严重,因而它不想把任何资金或时间耗费在发布修正版上。”

2015年,微软高级工程师Dan Luu预测,随着芯片变得更加复杂,生产周期因激烈竞争而被压缩,硬件缺陷的数量会随之增多。Luu在最初那篇文章的后续更新中称,他从行业消息人士那里得知,负责芯片验证的工作人员离职也已导致芯片设计质量有所下降。

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