GOSSIP_summerschool_2019_day1

Let’s GOSSIP软件安全暑期学校笔记

今日演讲主题：

1. Spectre & Meltdown, 你了解与不了解的侧信道攻击 张殷乾
2. Rust的奇幻之旅 孙茗珅

DAY 1: 7.20

8:55 开幕式，李卷孺博士开幕式致辞，介绍本次暑期学校大致情况。

Spectre & Meltdown, 你了解与不了解的侧信道攻击 张殷乾

9:03 美国俄亥俄州立大学的张殷乾副教授开始《Spectre & Meltdown, 你了解与不了解的侧信道攻击》的演讲。

张老师首先介绍了著名的OSU的seclab的大致情况，欢迎同学们来到OSU深造。

Part 1

进入正题，张老师首先介绍了CPU的大致结构，以及Spectre和Meltdown的背景知识。

• 为了提高CPU效率，需要多个逻辑CPU对指令进行乱序执行

• 微架构的侧信道攻击

  • 威胁模型：两个虚拟机/线程在同一个处理器上运行

  • 场景：云计算、移动设备、浏览器中的JavaScript

• 侧信道攻击的C语言例子

  • 当secret不同时，控制流不同

  • 从执行的控制流推断secret

• 攻击方法

  • Prime+Probe 更普遍 精度cache set

  • Flush+Reload 更精确

  • …

  • 通过循环访问、驱逐cache块，并检测cache的访问时间，泄露程序是否访问特定cache，从而推测同一块处理器上的victim程序访问的数据。

• 攻击向量

  • 计算机的储存结构以及执行指令模型：取指（）、译指、转换为多条micro指令、分发到多个执行单元。

• TLB 侧信道攻击

  • 驱逐TLB表项，victim访问后TLB存在，根据translate地址时间，判断。与之前类似

• 威胁模型

  • Hyper-Threading 攻击者与目标在同一个物理core，不同逻辑core 共享较多

  • Same core，分时复用，共享的资源较少

  • Cross core，共享的资源更少，page table、DRAM、LLC

Part 2

• X86 Execution Engine 看PPT. Fetcher->decoder->issuer->scheduler

• 乱序执行、预测执行

• 预测执行攻击

  • 当产生耗时操作（page fault）时，后续的micro instructions将继续预测执行，若预测错误，恢复寄存器、mem，但micro-architectural state发生变化，产生side channel effect

• Spectre Attack

  • 针对分支预测

  • Example 论文里的例子

• Meltdown

  • 内核地址映射到用户空间的高内存部分

  • 通过软件、硬件实现内存隔离

  • 乱序执行、条件竞争

​ - 数据到达比权限检查到达得更快，可以用micro-architectural state side channel 泄漏读取到的信息。

• Example

• CPU处理异常的模型，分两个阶段：

​ -

​ - Meltdown有时候失败返回0的原因：在P1后才返回数据

• L1 Terminal Fault Attack（L1TF）

  • SGX

  • 通过 绕过检查

  • 只能leak L1 cache中的数据

  • 利用Page fault

• RIDL attack

  • 利用Line Fill Buffer（LFB）

  • 优点：可以跨域读取（没有清空LFB）

总结

对CPU side channel attack有了更深入的了解。

Spectre论文：https://spectreattack.com/spectre.pdf

Meltdown论文：https://meltdownattack.com/meltdown.pdf

LOCCS实验室成员阅读Spectre论文笔记：https://loccs.sjtu.edu.cn/gossip/blog/2019/04/11/spectre-attacks-exploiting-speculative-execution/

---

---

---

Rust的奇幻之旅 孙茗珅

---

孙博士首先介绍了最近热门的Rust项目Libra

说明了为什么选择Rust的原因：

介绍了基础知识——栈溢出：

以及常见的memory errors

检查：

但是都存在部分问题。

因此出现了从设计之初就考虑了内存安全的语言：Rust、Go

需要注意的问题：

不能被多个线程同时读写缓冲区

只有一个变量指向一块内存

Rust示例：

声明vector

将alice交给bob

大括号结束，bob释放

最后一行时，alice已经不指向任何内存区域，报错

读的话要加mut

可读不可写：

Alice不能比bob提前结束

总结：

栈上分配内存的例子

变量的生命周期：

编译器眼中，b的生命周期小于a

编译器不知道返回x和y的生命周期

Use-After Free在Rust中报错：

Part 2

使用Rust开发的ARM TrustZone SDK

简单介绍TrustZone：

项目的结构，上游结构：

修改的部分：

rust/libstd的结构

不希望产生panic，所以需要静态控制流分析。

项目结构：

总结：

Unsafe Rust

在unsafe 大括号下，可使用不安全语法

• Dereference a raw pointer

• Access or modify a mutable static variable

• Call an unsafe function or method

可以将unsafe function封装到safe function中

lon shell ： Rust 写的shell

调用的C libraries：

最后，孙博士总结了发现Rust问题的一些方法：