七問英特爾芯片高危漏洞：為何主流系統(tǒng)設(shè)備全中招

　　一場由英特爾芯片漏洞衍生出的安全問題，波及了全球所有桌面系統(tǒng)、電腦、智能手機(jī)及云計(jì)算服務(wù)器。

　　兩個(gè)漏洞萌萌噠圖

　　1月4日，國外安全研究機(jī)構(gòu)公布了兩組CPU漏洞：Meltdown(熔斷)和Spectre(幽靈)。

　　雖然目前全球還沒有發(fā)現(xiàn)利用漏洞進(jìn)行的真實(shí)攻擊，但理論上，這次曝出的漏洞讓所有能訪問虛擬內(nèi)存的CPU都可能被人惡意訪問，理應(yīng)受保護(hù)的密碼、應(yīng)用程序密匙等重要信息因此面臨風(fēng)險(xiǎn)。

　　從目前了解情況來看，1995年以來大部分量產(chǎn)的處理器均有可能受上述漏洞的影響，且涉及大部分通用操作系統(tǒng)。雖然是英特爾為主，但ARM、AMD等大部分主流處理器芯片也受到漏洞影響。相應(yīng)的，采用這些芯片的Windows、Linux、macOS、Android等主流操作系統(tǒng)和電腦、平板電腦、手機(jī)、云服務(wù)器等終端設(shè)備都受上述漏洞的影響。

　　糟糕的是，英特爾公司本身無法采用固件升級的方式解決這一漏洞，導(dǎo)致微軟、蘋果等操作系統(tǒng)開發(fā)商各自尋求修補(bǔ)方法。

　　1月4日，中國國家信息安全漏洞共享平臺(China National Vulnerability Database)收錄了這兩個(gè)漏洞，并對該漏洞的綜合評級為“高?！薄?/p>

　　隨后各地網(wǎng)絡(luò)安全部門發(fā)出安全提醒。1月5日，上海市網(wǎng)信辦向本市各關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施主管和運(yùn)營單位發(fā)出預(yù)警通報(bào)，要求各單位啟動網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急預(yù)案，并采取應(yīng)對措施。

　　網(wǎng)絡(luò)安全專家表示，雖然漏洞影響范圍廣泛，并引起全球關(guān)注，但受影響最大的主要是云服務(wù)廠商，對于普通用戶來說，大可不必過于恐慌。

　　Q：漏洞是如何展開攻擊的?

　　通常情況下，正常程序無法讀取其他程序存儲的數(shù)據(jù)，但惡意程序可以利用Meltdown和Spectre來獲取存儲在其他運(yùn)行程序內(nèi)存中的私密信息。

　　具體而言，據(jù)騰訊電腦管家安全團(tuán)隊(duì)的專家向澎湃新聞記者介紹：利用Meltdown漏洞，低權(quán)限用戶可以訪問內(nèi)核的內(nèi)容，獲取本地操作系統(tǒng)底層的信息;當(dāng)用戶通過瀏覽器訪問了包含Spectre惡意利用程序的網(wǎng)站時(shí)，用戶的如賬號、密碼、郵箱等個(gè)人隱私信息可能會被泄漏;在云服務(wù)場景中，利用Spectre可以突破用戶間的隔離，竊取其他用戶的數(shù)據(jù)。

　　目前漏洞的驗(yàn)證代碼(PoC)已經(jīng)公布，技術(shù)細(xì)節(jié)在此不作贅述。騰訊安全團(tuán)隊(duì)經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，漏洞可在Windows、Linux、Mac OS等操作系統(tǒng)下，成功讀取任意指定內(nèi)存地址的內(nèi)容。

　　Q：漏洞的原理是什么?

　　這兩組漏洞來源于芯片廠商為了提高CPU性能而引入的新特性。

　　現(xiàn)代CPU為了提高處理性能，會采用亂序執(zhí)行(Out-of-Order Execution)和預(yù)測執(zhí)行(Speculative Prediction)。亂序執(zhí)行是指CPU并不是嚴(yán)格按照指令的順序串行執(zhí)行，而是根據(jù)相關(guān)性對指令進(jìn)行分組并行執(zhí)行，最后匯總處理各組指令執(zhí)行的結(jié)果。預(yù)測執(zhí)行是CPU根據(jù)當(dāng)前掌握的信息預(yù)測某個(gè)條件判斷的結(jié)果，然后選擇對應(yīng)的分支提前執(zhí)行。

　　亂序執(zhí)行和預(yù)測執(zhí)行在遇到異常或發(fā)現(xiàn)分支預(yù)測錯(cuò)誤時(shí)，CPU會丟棄之前執(zhí)行的結(jié)果，將CPU的狀態(tài)恢復(fù)到亂序執(zhí)行或預(yù)測執(zhí)行前的正確狀態(tài)，然后選擇對應(yīng)正確的指令繼續(xù)執(zhí)行。這種異常處理機(jī)制保證了程序能夠正確的執(zhí)行，但是問題在于，CPU恢復(fù)狀態(tài)時(shí)并不會恢復(fù)CPU緩存的內(nèi)容，而這兩組漏洞正是利用了這一設(shè)計(jì)上的缺陷進(jìn)行測信道攻擊。

　　Q：驚天漏洞為何隱藏這么久?

　　該漏洞至少2016年年初就已經(jīng)被安全研究人員發(fā)現(xiàn)，但英特爾直到今年年初才最終承認(rèn)這一漏洞。華爾街日報(bào)援引安全專家的話直指，英特爾在事件的披露方面做得亂七八糟。

　　2016年8月，在美國拉斯維加斯的Black Hat網(wǎng)絡(luò)安全大會上，兩位研究者安德斯·福格(Anders Fogh)和丹尼爾·格拉斯(Daniel Gruss)演示了漏洞的早期跡象。福格在去年7月還就此發(fā)表博文，鼓勵(lì)其他的研究者去展開調(diào)查。

　　與此同時(shí)，谷歌內(nèi)部的安全研究團(tuán)隊(duì)Project Zero的雅恩·霍恩(Jann Horn)早已揭開該問題，并通知了英特爾。最終，來自全球各地的三個(gè)其他的研究團(tuán)隊(duì)就同樣的問題聯(lián)系英特爾，英特爾接著與他們一道交流和撰寫論文。

　　然而這種芯片漏洞至少可追溯到2010年，帶來這種漏洞的通用架構(gòu)原則有幾十年歷史了。那為什么英特爾沒有更早發(fā)現(xiàn)漏洞呢?英特爾沒有正面回應(yīng)這一問題。

　　上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院孟魁博士表示，這次安全漏洞事件在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)全面爆發(fā)可能有兩個(gè)原因，第一是英特爾的修復(fù)效率低下，進(jìn)展過慢，引起業(yè)界的施壓;第二是因?yàn)槁┒吹男畔⑿孤稌r(shí)間過長可能將導(dǎo)致被攻擊者利用。因此必須立即采取措施。”

　　Q：目前有沒有已經(jīng)報(bào)告的惡意攻擊?

　　騰訊和360等安全廠商都表示，目前沒有任何已知的利用這些漏洞進(jìn)行攻擊的案例被發(fā)現(xiàn)。

　　英國國家網(wǎng)絡(luò)安全中心表示，目前還沒有證據(jù)表明Meltdown和Spectre正在被用來竊取數(shù)據(jù)，但攻擊的本質(zhì)使他們難以察覺。

　　360核心安全事業(yè)部總經(jīng)理、Vulcan團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鄭文彬告訴澎湃新聞記者，攻擊者雖可利用該漏洞竊取隱私，但無法控制電腦、提升權(quán)限或者突破虛擬化系統(tǒng)的隔離。此外，該漏洞不能被遠(yuǎn)程利用，更無法像“永恒之藍(lán)”漏洞一樣，在用戶沒有任何交互操作時(shí)就實(shí)現(xiàn)攻擊。

　　騰訊安全專家表示，雖然漏洞細(xì)節(jié)以及PoC已經(jīng)公開，但是并不能直接運(yùn)用于攻擊。漏洞運(yùn)用于真實(shí)攻擊還有許多細(xì)節(jié)問題需要解決，目前也沒有一個(gè)穩(wěn)定通用，同時(shí)可以造成明顯嚴(yán)重后果(竊取賬號密碼等)的漏洞利用代碼。

　　Q：漏洞修復(fù)情況如何?

　　根據(jù)英國衛(wèi)報(bào)的說法，由于漏洞是芯片底層設(shè)計(jì)上的缺陷導(dǎo)致的，修復(fù)起來會非常復(fù)雜，同時(shí)難以完美修復(fù)。

　　鄭文彬表示，CPU硬件的漏洞修復(fù)高難度， 僅通過CPU廠商進(jìn)行安全更新(例如升級CPU微碼)是無法解決這一問題，修復(fù)這些漏洞需要操作系統(tǒng)廠商、虛擬化廠商、軟硬件分銷商、瀏覽器廠商、CPU廠商一起協(xié)作并進(jìn)行復(fù)雜且極其深入的修改，才能徹底解決問題。

　　漏洞曝光之后，各家芯片廠商、操作系統(tǒng)廠商、瀏覽器廠商，以及云服務(wù)廠商，都已先后作出回應(yīng)，積極采取措施，發(fā)布安全公告，并及時(shí)推出緩解措施和修復(fù)補(bǔ)丁。

　　英特爾建議關(guān)注后續(xù)的芯片組更新、主板BIOS更新;針對Meltdown漏洞，Linux已經(jīng)發(fā)布了KAISER;macOS從10.13.2予以了修復(fù);谷歌稱已經(jīng)修復(fù);Win10 Insider去年底修復(fù);Win10秋季創(chuàng)意者更新發(fā)布了KB4056892，將強(qiáng)制自動安裝;亞馬遜AWS隨后也公布了指導(dǎo)方案;對于難度更高的Spectre漏洞，各廠商目前也仍在攻堅(jiān)中。

　　針對該漏洞，上海市網(wǎng)信辦采取了應(yīng)急處置措施。一是密切跟蹤該漏洞的最新情況，及時(shí)評估漏洞對本單位系統(tǒng)的影響。二是對芯片廠商、操作系統(tǒng)廠商和安全廠商等發(fā)布的補(bǔ)丁及時(shí)跟蹤測試，在做好全面審慎的評估工作基礎(chǔ)上，制定修復(fù)工作計(jì)劃，及時(shí)安裝。三是進(jìn)一步加強(qiáng)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)工作，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)和威脅情報(bào)收集工作，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)安全事件及時(shí)向市網(wǎng)信辦報(bào)告。

　　Q：普通用戶如何防范漏洞?

　　目前，網(wǎng)民可以通過以下安全策略進(jìn)行防護(hù)：

　　1、升級最新的操作系統(tǒng)和虛擬化軟件補(bǔ)?。耗壳拔④?、Linux、MacOSX、XEN等都推出了對應(yīng)的系統(tǒng)補(bǔ)丁，升級后可以阻止這些漏洞被利用;

　　2、升級最新的瀏覽器補(bǔ)?。耗壳拔④汭E、Edge和Firefox都推出了瀏覽器補(bǔ)丁，升級后可以阻止這些漏洞被利用;

　　3、等待或要求你的云服務(wù)商及時(shí)更新虛擬化系統(tǒng)補(bǔ)丁;

　　4、安裝安全軟件。

　　騰訊安全專家表示，漏洞可造成的主要危害在于用瀏覽器訪問了一個(gè)帶有漏洞利用代碼的網(wǎng)頁，導(dǎo)致敏感信息(賬號密碼等)泄露。只要養(yǎng)成良好的上網(wǎng)習(xí)慣，不輕易點(diǎn)擊陌生人發(fā)來的鏈接，基本不會受到漏洞影響。同時(shí)，瀏覽器針對漏洞發(fā)布的補(bǔ)丁和緩解措施簡單有效，而且不會造成性能下降或兼容性問題，用戶可以選擇將瀏覽器升級到最新版本，從而避免受到漏洞攻擊。

　　Q：“打補(bǔ)丁將導(dǎo)致CPU性能損耗30%”的說法是真的嗎?

　　修復(fù)程序本身的確存在諸多問題。

　　騰訊安全專家介紹，以Windows 10為例，微軟于北京時(shí)間1月4日凌晨緊急發(fā)布了1月份系統(tǒng)安全更新，但補(bǔ)丁存在明顯的性能和兼容性的問題：一方面，更新可能會讓受影響的系統(tǒng)性能下滑30%。另一方面，更新可能會導(dǎo)致部分軟件(安全軟件等)不兼容從而致使系統(tǒng)藍(lán)屏。

　　不過根據(jù)騰訊安全團(tuán)隊(duì)的實(shí)際測試，性能問題對于普通用戶來說，影響并不大：只有在極端的測試下，才會出現(xiàn)明顯的性能問題;而正常的使用過程中一般不會出現(xiàn)。

　　360鄭文彬也表示，這種說法比較片面，30%的性能損失是在比較極端的專門測試情況下出現(xiàn)的。通常的用戶使用情況下，尤其在用戶的電腦硬件較新的情況下(例如絕大部分在售的Mac電腦和筆記本、32位X86操作系統(tǒng))，這些補(bǔ)丁的性能損失對用戶來說是幾乎可以忽略不計(jì)。接下來包括微軟、Intel在內(nèi)的廠商還會進(jìn)一步推出針對性的補(bǔ)丁，進(jìn)一步降低補(bǔ)丁對性能的損耗。

　　但是騰訊安全團(tuán)隊(duì)提醒，兼容性問題確實(shí)比較嚴(yán)重：在有安全軟件，以及一些游戲的電腦上，安裝補(bǔ)丁比較容易出現(xiàn)藍(lán)屏現(xiàn)象。這也使得眾多安全廠商采取了比較保守的策略，暫時(shí)不主動推送微軟的補(bǔ)丁，避免造成用戶電腦無法正常使用。