揭秘英特爾芯片漏洞發(fā)現(xiàn)始末 嚴(yán)重到令工程師都不敢相信

　　據(jù)國外媒體報(bào)道稱，眾所周知安全研究人員近期報(bào)告了Meltdown和Spectre兩個(gè)漏洞，而這也讓英特爾陷入了一場(chǎng)空前公關(guān)危機(jī)。從目前的消息看 ，英特爾、ARM、AMD等CPU產(chǎn)品紛紛遭受了Meltdown和Spectre兩個(gè)漏洞的影響。其中，英特爾CPU受影響最為嚴(yán)重，并且影響范圍從酷睿一代到八代全部沒能幸免。

　　不過，如今人們更加關(guān)注的似乎已經(jīng)不是漏洞本身，而是英特爾在事件爆出之后的一系列做法令消費(fèi)者感到非常憤怒。

　　對(duì)此，《彭博社》日前就撰文揭秘了英特爾芯片漏洞的發(fā)現(xiàn)始末，以下是文章主要內(nèi)容：

　　發(fā)現(xiàn)漏洞

　　去年11月底，英特爾前工程師托馬斯-普雷舍爾(Thomas Prescher)正在德國德累斯頓與好友享用啤酒和漢堡時(shí)，話題無意間就轉(zhuǎn)移到了半導(dǎo)體方面。

　　當(dāng)時(shí)的背景是，網(wǎng)絡(luò)安全研究員安德斯-福格(Anders Fogh)幾個(gè)月前剛剛發(fā)表了一篇博文，聲稱有一種方法或許能夠侵入驅(qū)動(dòng)著全球多數(shù)電腦的芯片。接著，普雷舍爾和一群朋友當(dāng)天晚上就抽出時(shí)間試圖弄明白這件事。

　　普雷舍爾回到家后，他打開自己的臺(tái)式機(jī)試圖驗(yàn)證這一理論。凌晨2點(diǎn)，他終于取得了突破性進(jìn)展，成功串連起了能夠進(jìn)一步證實(shí)福格想法的代碼。

　　“我當(dāng)時(shí)的第一反應(yīng)是，‘這不可能是真的，這不可能是真的’。”普雷舍爾回憶道。

　　上周，他最害怕的事情最終成真。因?yàn)槿�球最大芯片制造商英特爾上周證實(shí)，所有現(xiàn)代處理器都可能被名為“融化”(Meltdown)和“幽靈”(Spectre)的技術(shù)攻擊，導(dǎo)致包括密碼、密匙在內(nèi)的重要數(shù)據(jù)泄露。

　　此后，微軟、蘋果、谷歌以及亞馬遜等全球大型科技公司都在急忙為自己的PC、智能機(jī)以及服務(wù)器發(fā)布安全更新。部分企業(yè)甚至表示，這些安全補(bǔ)丁在某些情況下可能會(huì)影響設(shè)備性能。

　　事實(shí)上，普雷舍爾只是全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)Meltdown和Spectre漏洞至少10位研究員和工程師之一，他們有時(shí)獨(dú)立展開研究、有時(shí)共同研究。通過對(duì)其中幾位研究員的采訪我們發(fā)現(xiàn)，盡管芯片行業(yè)一直希望努力確保計(jì)算機(jī)安全，但竟然卻未能發(fā)現(xiàn)一個(gè)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備如此易于攻擊的通用漏洞。

　　“這簡(jiǎn)直會(huì)讓你感到顫抖，人們通常只會(huì)注意處理器的性能，而不是安全。”協(xié)助發(fā)現(xiàn)了Spectre漏洞的保羅-柯歇爾(Paul Kocher)說道。

　　目前，幾乎所有處理器制造商都會(huì)盡可能加快處理器處理數(shù)據(jù)、運(yùn)行程序的速度，其中的一個(gè)方法就是為CPU增加演算功能。通過執(zhí)行演算程序，CPU可以提前獲取自己下一步需要的數(shù)據(jù)。

　　但是，Spectre漏洞能夠欺騙處理器讓它執(zhí)行演算程序，然后利用處理器檢索數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間信息來推測(cè)信息細(xì)節(jié)，Meltdown漏洞則會(huì)通過破壞內(nèi)核分區(qū)的方式直接曝光數(shù)據(jù)。

　　惡魔的種子

　　事實(shí)上早在2005年，研究人員就開始發(fā)表文章討論CPU內(nèi)核存在安全問題的可能，協(xié)助發(fā)現(xiàn)Spectre漏洞的澳大利亞阿德萊德大學(xué)研究院尤瓦爾-亞羅姆(YuvalYarom)此前就曾發(fā)布過一些相關(guān)研究論文。

　　2013年，有研究論文證實(shí)CPU會(huì)允許未經(jīng)授權(quán)的用戶看到內(nèi)核布局，這一漏洞就是日后曝光的KASLR破解，也就是上周所公布部分漏洞的“祖師爺”。

　　2016年，菲利克斯-威廉(Felix Wilhelm)展示了早期版演算執(zhí)行程序會(huì)如何導(dǎo)致芯片遭到攻擊，泄露數(shù)據(jù)的全過程。有消息稱，首次報(bào)告了Meltdown和Spectre漏洞的谷歌年輕研究員雅恩-霍恩(JannHorn)就是受到了這一研究部分內(nèi)容的啟發(fā)。

　　同年8月，在拉斯維加斯舉行的“美國黑帽大會(huì)上”，奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)的一支團(tuán)隊(duì)介紹了自己早些時(shí)候旨在防止英特爾芯片內(nèi)核存儲(chǔ)遭到攻擊的研究。團(tuán)隊(duì)成員之一的丹尼爾-格魯斯(Daniel Gruss)當(dāng)時(shí)恰好與福格同住一間房間。當(dāng)晚，他們就徹夜討論了隨后發(fā)展為Meltdown和Spectre漏洞的理論基礎(chǔ)。

　　但同一年多后的普雷舍爾一樣，格拉茨技術(shù)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)當(dāng)時(shí)也認(rèn)為這不是一個(gè)真正的漏洞。他們的理由是，“芯片制造商肯定會(huì)在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)這么明顯的安全漏洞，絕不可能銷售存在這種漏洞的芯片產(chǎn)品”。

　　接著，在2016年11月初舉行的歐洲黑帽大會(huì)上，福格再次向奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)研究員邁克爾-施瓦茨(Michael Schwarz)闡述了這一研究，但后者依舊不認(rèn)為這種攻擊能夠在實(shí)際應(yīng)用中存在。

　　“這么大的漏洞，英特爾不可能發(fā)現(xiàn)不了。”施瓦茨回憶稱。

　　2017年1月，福格表示自己終于弄清楚了演算執(zhí)行程序與內(nèi)核攻擊之間的聯(lián)系。然后在1月12日舉行的一次行業(yè)大會(huì)上提到了這一發(fā)現(xiàn)，并在3月把這一想法告訴了奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)。

　　2017年年中，奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)研究員開發(fā)了一個(gè)名為KAISER的軟件安全補(bǔ)丁，旨在修復(fù)Linux系統(tǒng)的KAISER破解漏洞。

　　去年7月，福格發(fā)布博文詳細(xì)介紹了如何利用Meltdown漏洞從實(shí)際電腦中竊取信息的過程。但是，他依舊未能說服其他研究員相信這一漏洞可能會(huì)被真正用于從芯片中竊取用戶數(shù)據(jù)。當(dāng)時(shí)福格還提到了一項(xiàng)未完成的研究，并把它稱之為“潘多拉的魔盒”。這項(xiàng)研究針對(duì)的就是后來的Spectre漏洞，只是那時(shí)幾乎沒有人注意到。

　　不過在去年晚些時(shí)候，奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，谷歌、亞馬遜、微軟研究員在KAISER補(bǔ)丁上的編程活動(dòng)迅速增加。這些巨頭不斷推廣他們的更新，但是并未說明原因，而這一非常舉動(dòng)也讓奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)的態(tài)度迅速改變。

　　“這有些令人懷疑，因?yàn)樘峤惶囟↙inux更新的開發(fā)者往往會(huì)解釋為何推出這些更新，但他們這次卻始終含糊其辭。我們想知道為何這些企業(yè)投入了如此多的時(shí)間開發(fā)更新，且不惜代價(jià)地把它整合到Linux平臺(tái)中。”施瓦茨稱說道。

　　施瓦茨和其他研究員認(rèn)為，這其中的原因只有一個(gè)，那就是存在一種強(qiáng)有力的攻擊方法，會(huì)讓所有這些漏洞曝光，而科技巨頭們都希望在全球黑客發(fā)現(xiàn)它之前秘密修復(fù)漏洞。

　　浮出水面

　　福格和奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)不知道的是，谷歌22歲神童霍恩在4月份就已獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了Meltdown和Spectre漏洞。霍恩是谷歌ProjectZero團(tuán)隊(duì)一員，該團(tuán)隊(duì)集結(jié)了行業(yè)內(nèi)最頂尖的安全研究人員，他們的主要工作就是發(fā)現(xiàn)“零日”安全漏洞，即發(fā)現(xiàn)第一天就會(huì)引發(fā)攻擊的漏洞。

　　6月，霍恩向英特爾以及AMD、ARM等其他芯片公司告知了他的發(fā)現(xiàn)，英特爾則在不久后告知微軟。自那時(shí)起，大型科技公司就開始秘密研究修復(fù)方案。

　　去年11月，微軟、亞馬遜、谷歌、ARM以及甲骨文公司向Linux社區(qū)提交了非常多的更新，這讓更多網(wǎng)絡(luò)安全研究人員意識(shí)到“一些奇怪的大事正在發(fā)生”。

　　當(dāng)月底，IT公司Cyberus的另外一支團(tuán)隊(duì)相信，英特爾已經(jīng)向包括亞馬遜、微軟等主要客戶告知了這一漏洞，但卻選擇向Linux開發(fā)者社區(qū)隱瞞事情全部真相。作為Cyberus團(tuán)隊(duì)成員之一的普雷舍爾在熬夜發(fā)現(xiàn)漏洞后，他把這一發(fā)現(xiàn)告知了Cyberus首席技術(shù)官維爾納-哈斯(WernerHaas)。在雙方面對(duì)面會(huì)談前，哈斯還特地戴了一頂斯泰森氈帽，因?yàn)檫@樣他就能向普雷舍爾說“我要向你脫帽致敬”。

　　12月3日，奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)研究員也展開了類似測(cè)試，證明確實(shí)可以發(fā)動(dòng)Meltdown漏洞攻擊。

　　“我們當(dāng)時(shí)還說，‘天吶這不可能，我們肯定是哪里搞錯(cuò)了，CPU中不該出現(xiàn)這種錯(cuò)誤’。”

　　第二天，奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)便把這一發(fā)現(xiàn)告知了英特爾。可是一個(gè)多星期后，英特爾依舊沒有給予任何回復(fù)。

　　直到12月13日，英特爾才告訴Cyberus和奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)，他們發(fā)現(xiàn)的問題已經(jīng)由霍恩和其他人報(bào)告過。在經(jīng)過一番斡旋后，英特爾才同意讓這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)與其他研究人員保持聯(lián)系，開始協(xié)調(diào)作出一個(gè)更為廣泛的回應(yīng)，包括同時(shí)發(fā)布更新后的補(bǔ)丁。

　　最終，英特爾在重重壓力下于美國太平洋時(shí)間1月3日12點(diǎn)發(fā)布了一則聲明，并在兩個(gè)小時(shí)后舉行電話會(huì)議，詳細(xì)解釋了這個(gè)可能影響整個(gè)行業(yè)的漏洞。只不過，在越來越多的事實(shí)浮出水面后，英特爾在事件爆出之后的一系列做法已經(jīng)令消費(fèi)者感到非常憤怒。