CPU Intel, un nuovo attacco prende di mira il ring bus. Niente paura

Un gruppo di ricercatori della University of Illinois at Urbana-Champaign, di cui fa parte anche l'italiano Riccardo Paccagnella, ha pubblicato uno studio intitolato "Lord of the Ring(s): Side Channel Attacks on the CPU On-Chip Ring Interconnect Are Practical" in cui si evidenzia l'esistenza di una nuova vulnerabilità delle CPU Intel, più precisamente i progetti Coffee Lake e Skylake (la dimostrazione è avvenuta su un Core i7-9700 e un Core i7-6700K).

L'attacco (side channel) permette di ottenere dati sensibili dal cosiddetto "ring bus", un'interconnessione introdotta da Intel con la microarchitettura Nehalem-EX e alla base della maggior parte dei processori dell'azienda degli ultimi anni. Questa interconnessione ad alto bandwidth on-die consente a tutti i componenti della CPU di "parlarsi" tra loro: core, cache LLC, l'uncore (system agent) e la GPU integrata.

Questo nuovo attacco consente di monitorare il tempo che passa tra la pressione di un tasto e un'altra, quindi in teoria potrebbe favorire la ricostruzione di una password e/o altre informazioni. Inoltre, può agevolare l'estrazione di bit crittografici dalle implementazioni di EdDSA e RSA già vulnerabili agli attacchi side channel.

Quanto è pericolosa questa vulnerabilità? Non molto, tanto che è stata classificata da Intel come a basso rischio e inserita nella gamma di attacchi side channel tradizionali (per cui Intel prevede diverse contromisure, come indicato qui e qui). Bisogna inoltre aggiungere che la stessa società - insieme alla National Science Foundation - ha supportato questa ricerca. Solo un malintenzionato molto esperto può mettere a segno un attacco di questo tipo, e al tempo stesso deve avere accesso fisico al dispositivo da colpire e svolgere codice senza privilegi.

L'attacco è molto complesso perché è necessario sapere come funziona il ring bus della CPU Intel, e questa non è un'informazione di dominio pubblico, ma richiede del reverse engineering. Inoltre, Lord of the Ring(s) è un attacco basato su contese che richiede di monitorare la latenza di diversi processi che accedono simultaneamente alla memoria. Un compito nient'affatto semplice, poiché ci sono molti processi che creano un "rumore" significativo che deve essere identificato e filtrato, e gli eventi importanti, come i mancati riscontri (miss) nella cache privata, non sono così comuni.

"Abbiamo introdotto il primo attacco side-channel microarchitetturale che sfrutta la contesa sull'interconnessione ring della CPU. Ci sono due sfide che rendono particolarmente difficile sfruttare questo canale. La prima è che si sa poco del funzionamento e dell'architettura dell'interconnessione ring", si legge nell'abstract del paper su ArviX.

"La seconda è che l'informazione che può essere appresa da un attaccante tramite la contesa è di natura rumorosa, e ha una granularità spaziale grossolana. Per risolvere la prima sfida, eseguiamo un accurato reverse engineering dei sofisticati protocolli che gestiscono la comunicazione sull'interconnessione ring. Con questa conoscenza, costruiamo un canale cross-core nascosto sull'interconnessione ring con una capacità di oltre 4 Mbps da un singolo thread, il più grande fino ad oggi per un canale cross-core che non sfrutta la memoria condivisa".

"Per affrontare la seconda sfida, sfruttiamo i modelli temporali a grana fine della contesa sul ring bus per dedurre i segreti di un programma vittima. Dimostriamo il nostro attacco estraendo i bit chiave dalle implementazioni vulnerabili di EdDSA e RSA, nonché deducendo la tempistica precisa delle sequenze di tasti digitate da un utente vittima".

"È importante sottolineare che, a differenza degli attacchi precedenti, i nostri attacchi non si basano sulla condivisione di memoria, set di cache, risorse private del core o strutture uncore specifiche", ha ulteriormente chiarito Riccardo Paccagnella, uno degli autori dello studio, su Twitter. "Di conseguenza, sono difficili da mitigare utilizzando le attuali tecniche di isolamento del dominio (domain isolation)".

Al momento non è chiaro se i chip Intel più recenti basati su interconnessione mesh siano suscettibili a questo attacco ma, come scritto più sopra, non c'è da preoccuparsi, non sembra esserci il pericolo di un attacco su vasta scala all'orizzonte.

Anzi, in un certo qual modo è importante che ricerche come queste emergano, in modo da permettere a Intel di identificare vulnerabilità prima che possano tramutarsi in problemi reali e di difficile gestione come visto con Spectre, Meltdown e le loro varianti negli anni successivi. Proprio dopo quei casi Intel ha rafforzato il team che si occupa di sicurezza e istituito un programma di bug bounty per incentivare i ricercatori a rintracciare vulnerabilità nei suoi prodotti in cambio di un giusto riconoscimento in denaro.