Das Sicherheitskonzept moderner x86-Prozessoren beruht auf der strikten Abschottung bestimmter Speicherbereiche des Arbeitsspeichers (RAM). Der Sicherheitsforscher Christopher Domas, bekannt unter dem Pseudonym \u201exoreaxeaxeax\u201c, hat nun eine Schwachstelle in \u00e4lteren AMD-Prozessoren der Familie 16h aufgedeckt, die diese Isolation aushebelt. Durch einen Seitenkanalangriff namens \u201eskitter-creek-bath-salts\u201c wird Lese- und Schreibzugriff auf jene RAM-Adressbereiche m\u00f6glich, die eigentlich f\u00fcr sicherheitskritische Funktionen wie den AMD Platform Security Processor (PSP), den System Management Mode (SMM) oder den CPU-Microcode reserviert sind.<\/p>\n
Die praktische Gefahr f\u00fcr Angriffe auf Systeme mit diesen Prozessoren ist jedoch begrenzt. Um den DRAM-Controller der CPU manipulieren zu k\u00f6nnen, ben\u00f6tigt ein Angreifer zwingend Administratorrechte auf dem Zielsystem. Die Entdeckung ist dennoch von gro\u00dfer Bedeutung, da sie fundamentale Designschw\u00e4chen in der Hardware-Sicherheitsarchitektur der vor rund 13 Jahren vorgestellten Family-16h-Prozessoren offenlegt. Domas selbst vermutet, dass auch andere CPU-Familien betroffen sein k\u00f6nnten \u2013 bei j\u00fcngeren Modellen dokumentiert AMD das von ihm ausgenutzte CPU-Register jedoch nicht mehr \u00f6ffentlich, was eine \u00dcberpr\u00fcfung erheblich erschwert.<\/p>\n
Bei den betroffenen CPUs handelt es sich um stromsparende Modelle mit \u201eJaguar\u201c-Kernen, die AMD im Jahr 2013 auf den Markt brachte. Sie kamen in g\u00fcnstigen Tablets, Notebooks und Embedded-Systemen zum Einsatz. Zu den bekanntesten Produktlinien z\u00e4hlen Kabini<\/strong> und Temash<\/strong> mit Bezeichnungen wie A4-5000, E2-3000 oder A4-1250. Ein Jahr sp\u00e4ter, 2014, folgten die Nachfolger Beema<\/strong> und Mullins<\/strong>, vertreten durch Modelle wie den A4 Micro-6400T, A4-6210 oder E2-6110. Alle diese Prozessoren stammen aus der Bulldozer-\u00c4ra und sind architektonisch nicht mit den modernen Ryzen-CPUs verwandt.<\/p>\n Die genannten Prozessoren geh\u00f6rten zu den ersten von AMD, die mit einem Platform Security Processor (PSP) ausgestattet waren, der sp\u00e4ter in AMD Secure Processor umbenannt wurde. Der PSP bildete in sp\u00e4teren Generationen auch die Grundlage f\u00fcr das integrierte Firmware Trusted Platform Module 2.0 (fTPM 2.0).<\/p>\n Die zentrale Aufgabe des PSP ist der Schutz sensibler Daten wie kryptografischer Schl\u00fcssel \u2013 selbst vor Angreifern mit den h\u00f6chsten Systemrechten. Auf diesem Vertrauensanker basieren wiederum komplexe Sicherheitsfunktionen wie die RAM-Verschl\u00fcsselung f\u00fcr virtuelle Maschinen (AMD SEV). Als Hardware-Controller kommt in den AMD-Prozessoren ein ARM Cortex-A5 zum Einsatz, der einen exklusiven, kleinen Teil des eingesteckten DRAM f\u00fcr sich beansprucht. F\u00fcr das Betriebssystem und das BIOS ist dieser Adressbereich unsichtbar und unzug\u00e4nglich, da der in die CPU integrierte Speichercontroller ihn gezielt versteckt.<\/p>\n Genau an dieser Stelle setzt der Angriff skitter-creek-bath-salts<\/strong> an. Die Methode manipuliert die Adressverwaltung des DRAM-Controllers so, dass die eigentlich gesch\u00fctzten Speicherbereiche f\u00fcr die angreifende Software sichtbar werden. Voraussetzung daf\u00fcr ist, dass der Angreifer die komplexe und mehrfache Verw\u00fcrfelung zwischen virtuellen und physischen RAM-Adressen r\u00fcckg\u00e4ngig machen kann. Auf der zugeh\u00f6rigen GitHub-Seite des Projekts erl\u00e4utert der Autor diese zahlreichen Adressumrechnungen im Detail. Der Angriffscode steuert unter anderem das CPU-Konfigurationsregister D18F2x94<\/strong> an, das offiziell f\u00fcr den DRAM-Controller zust\u00e4ndig ist.<\/p>\n Die von Domas identifizierte Sicherheitsl\u00fccke zeigt exemplarisch, dass die Annahme, Hardware-Sicherheitsmechanismen seien grunds\u00e4tzlich un\u00fcberwindbar, nicht haltbar ist. Die von AMD in den BKDG-Dokumenten (BIOS and Kernel Developer\u2019s Guide) f\u00fcr die Family 16h beschriebenen Register bieten demnach nicht die erhoffte Isolation. Der Forscher analysierte das Systemverhalten und stellte fest, dass durch gezielte Manipulationen die Schutzmechanismen des Speichercontrollers umgangen werden k\u00f6nnen.<\/p>\nWie der abgeschottete Speicher des PSP funktioniert<\/h2>\n
Abschottung ausgehebelt: Der Angriffsmechanismus<\/h2>\n
Historische Einordnung und vergleichbare Attacken<\/h2>\n