Retbleed：针对英特尔和AMD处理器的推断性执行攻击

苏黎世联邦理工学院的研究人员表示，新型推断性执行攻击可导致英特尔和AMD处理器信息泄露。这种攻击被命名为 “Retbleed”。

该攻击针对的是2018年提出的为缓解 Spectre的Retpolines (return trampolines)。Spectre 漏洞存在的原因是分支的错误预测可导致攻击者看到私密数据。Reptolines 可通过 return 取代间接的跳转和调用缓解Spectre 攻击。和在深度调用堆栈中的return预测行为关联的风险被认为较低，因此reptolines 成为针对 Spectre 的主要缓解措施。

由于在正常的微架构条件下，returns 不应被预测为间接分支，因此returns 被认为无法被用于泄露内存，但实际上研究人员发现利用是有效的。逆向return 指令的行为后，研究人员通过Retbleed 利用return 指令，触发特定的微架构条件，强制returns 可像间接分支那样被预测，适用于AMD和英特尔处理器。

研究人员在论文中指出，“我们逆向工程结果表明，所有充分遵循深度调用堆栈的return 指令可通过英特尔CPU上的精准分支历史遭劫持。在AMD CPU 上，我们发现可劫持任何return 指令，不管之前的调用堆栈是什么，只要在分支投毒期间正确选择之前的分支目的地即可。”

研究人员提到，在AMD芯片上无需下溢return 栈缓冲区，因为只要存在碰撞的间接分支即可出现错误预测。更重要的是，他们发现可以使用间接jump 投毒return 指令并诱骗分支预测器来预测间接的分支目标而不是return。研究人员指出，“这意味着我们可通过系统调用触及的任意return 均可遭利用，而这些return 有很多。我们还发现AMD CPU展现出phantom jumps（CVE-2022-23825）：即使缺少任何响应的分支指令，也会发生分支预测。通过利用和Retbleed一样的技术，我们可完全省略return 指令并在任意既定指令上观察分支目标预测。”

研究人员还发现很多微架构允许在用户模式下创建内核return 指令碰撞，意味着低权限攻击者可“通过分支到内核内存的方法控制此类return指令的预测目标”，即使在启用了所有已部署缓解措施的系统上也不例外。

研究人员基于Linux 测试和追踪工具构建了分析架构来识别依赖于微架构的易受攻击的return指令，攻击者可利用该指令控制注册表或内存，“我们发现受retpoline 保护的英特尔和AMD CPU 易受 Retbleed 攻击。Retpoline作为Spectre 的缓解措施未能将return 指令考虑为攻击向量。”

英特尔公司分配了漏洞编号CVE-2022-29901和CVE-2022-28693，通过在易受 Retbleed 攻击的系统上启用 IBRS来阻止软件控制间接分支的预测目标。

AMD 分配的漏洞编号为CVE-2022-29900和CVE-2022-23825，并提供jmp2ret作为缓解措施，以直接跳转到return 形实替换程序替换了内核中的returns。这些解决方案引发的开销可高达28%。

题图：Pixabay License‍

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