信息安全 - 为什么我的未打补丁的系统*似乎*不容易受到 Spectre 的攻击？ - 吾爱随笔录

由于相应的研究论文公开提供了相当明确的描述，我认为在下面发布我的代码不被视为鼓励或认可漏洞利用。尽管如此，我知道有些回答者可能更愿意保持含糊不清......

我对各种测试感到困惑，无论我的系统在打补丁后是否没有受到 Spectre（和 Meltdown）漏洞的保护：他们有时似乎不同意，或者不清楚额外的软件是否还需要另一个补丁。因此，我打算通过实际利用漏洞来进行自己的测试 - 与大多数所说的测试工具相反，它们宁愿读取几种 CPU 和状态信息。

考虑以下代码片段...

#define CACHELINESIZE   4096
typedef char line[CACHELINESIZE];
line A[512];

char secret = 'H';
char any = 'X';

#define REP     100
char* pcheck[REP];
line* pwrite[REP];
for (int i=0; i<REP; i++) {
  pcheck[i] = &any; 
  pwrite[i] = A; 
}
pcheck[REP-1] = &secret;
pwrite[REP-1] = A+256;
char dummy;
for (int i=0; i<REP; i++) {
  if (i != (REP-1)) {
    dummy = pwrite[i][*pcheck[i]][0];
  }
}

连续计算99 次（if导致truealine被other提取到缓存和读取），然后一次到false. 因此，我假设在最后一次运行中，分支预测被欺骗以推测性地执行（但后来放弃）分配。特别是，line由的内容确定的asecret被提取到高速缓存中，即使的内容secret从未“真正”（即非推测地）读取。

之后，我对各行的访问时间进行了调整，并期望line由内容确定的时间会显着缩短secret（即，读取 fromA[256+'H']应该比访问 other 更快A[256+c]）。

但是，我始终为所有测试访问测量 > 1000 个周期，而我预计访问已缓存行的周期为 < 100 个。（我可以通过更改if条件并使访问“真实”而不仅仅是推测性来验证更短的时间）。

对我来说，这看起来好像 Spectre 漏洞根本不存在，即推测性缓存获取不会发生！？但我专门在尚未更新内核/编译器/BIOS/固件/微码的系统上尝试了这个。至少这spectre-meltdown-checker.sh似乎证实了这一点：

Spectre and Meltdown mitigation detection tool v0.29

Checking for vulnerabilities against running kernel Linux 4.4.0-104-generic #127-Ubuntu SMP Mon Dec 11 12:16:42 UTC 2017 x86_64
CPU is Intel(R) Celeron(R) CPU G530 @ 2.40GHz

CVE-2017-5753 [bounds check bypass] aka 'Spectre Variant 1'
* Checking count of LFENCE opcodes in kernel:  NO 
> STATUS:  VULNERABLE  (only 33 opcodes found, should be >= 70, heuristic to be improved when official patches become available)

CVE-2017-5715 [branch target injection] aka 'Spectre Variant 2'
* Mitigation 1
*   Hardware (CPU microcode) support for mitigation:  NO 
*   Kernel support for IBRS:  NO 
*   IBRS enabled for Kernel space:  NO 
*   IBRS enabled for User space:  NO 
* Mitigation 2
*   Kernel compiled with retpoline option:  NO 
*   Kernel compiled with a retpoline-aware compiler:  NO 
> STATUS:  VULNERABLE  (IBRS hardware + kernel support OR kernel with retpoline are needed to mitigate the vulnerability)

CVE-2017-5754 [rogue data cache load] aka 'Meltdown' aka 'Variant 3'
* Kernel supports Page Table Isolation (PTI):  NO 
* PTI enabled and active:  NO 
> STATUS:  VULNERABLE  (PTI is needed to mitigate the vulnerability)

A false sense of security is worse than no security at all, see --disclaimer

所以 - 具有讽刺意味的是 - 此输出的最后一行似乎适用于我的本土测试：即使系统易受攻击，它也无法暴露漏洞。问：但是为什么我的测试会以这种方式失败？我在“证明”它应该暴露漏洞之上的论点有什么问题？

备注：，当然，我编译我的代码没有优化，所以请放心，生成的汇编程序与源代码的结构匹配（我用验证了这一点objdump）。另外，以上只是我尝试过的最基本的代码版本；为了“鼓励”推测，我if依赖于相对冗长的计算，并且then-body 由一条指令组成（反汇编为

   imul   -0x66c(%rbp),%eax
   cmp    %eax,%edx
   je     4006d7 <main+0xf5>
   movzbq (%rdi),%rdi
4006d7: ...