«Чип-головоломка»: по заказу DARPA будет разработан невзламываемый процессор

В начале этого года информация о процессорных уязвимостях Meltdown и Spectre стала ^[1] первой громкой темой кибербезопасности 2018 года. Незащищенность кэша программных команд чипов Intel, AMD и Arm, выпущенных ^[2] за последние 20 лет, привела к целой плеяде ^[3] судебных тяжб и до сих пор обсуждается ^[4] в СМИ. Как считают ^[5] в Управлении перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), 40% всех программных эксплойтов можно избежать, если устранить недостатки аппаратного обеспечения.

Поэтому в Управлении задумались над разработкой невзламываемого процессора, который бы сделал эксплойты невозможными. Грант на создание чипа получила ^[6] команда из Мичиганского университета. В статье разберем, что уже известно о процессоре.

^[7]
/ Flickr / Jin ^[8] / CC ^[9]

Как работает чип

Проект MORPHEUS — одна из инициатив, реализуемых по грантам DARPA в рамках программы SSITH ^[10], которая ставит своей целью устранить аппаратные уязвимости. В основе концепции невзламываемого процессора лежит подход, который предполагает не реагирование на уже известные атаки («patch and pray ^[11]»), а построение универсальной системы, способной справляться с любыми угрозами.

Тодд Остин (Todd Austin), профессор информатики, принимающий участие в работе над MORPHEUS, сравнил ^[12] взлом будущего чипа с попыткой собрать кубик Рубика, ребра которого каждый раз поворачиваются, когда человек моргает.

Чтобы злоумышленник смог получить доступ к системе, ему для начала нужно найти программный баг (каким была ошибка в кэше программных команд). После этого остается определить, где хранятся ценные данные, и «забрать» их. Благодаря архитектуре процессора MORPHEUS обнаружение «местоположения» уязвимости и данных становится невозможным. Даже если злоумышленник найдет ошибку и попытается ее использовать, уязвимость и ценная информация «сменят свое расположение» случайным образом. На случай, если нападающий окажется достаточно быстр, предусмотрен ^[13] второй уровень защиты в виде шифрования и политик domain enforcement, которые будут гарантировать дополнительные препятствия.

/ Pxhere ^[14] / CC ^[15]

Такой подход может защитить как аппаратное, так и программное обеспечение, и решить проблему «уязвимости нулевого дня ^[16]», то есть обезопасить компьютеры от будущих, еще не возникших угроз.

Редактор ExtremeTech в разговоре о чипе «кубике Рубика» вспоминает ^[17] эксплойт Rowhammer ^[18]. Хакер мог запустить программу, которая многократно обращалась к конкретным рядам в памяти, словно «постукивая по ним молотком», до тех пор, пока электромагнитное излучение не проникнет в соседний участок памяти и не изменит значение отдельных битов.

В результате такой атаки злоумышленник мог повысить себе права доступа в системе. Например, на изображении ниже атака может вестись или на фиолетовую строку, чтобы «перевернуть» желтые биты, или на желтые строки, чтобы «перевернуть» фиолетовые биты.

/ Wikimedia / Dsimic ^[19] / CC ^[20]

Но вот чипу, который может менять адреса памяти и хранить данные в зашифрованном виде, такой «метод подбора» не страшен. По словам ^[6] Остина, системы защиты, подобные MORPHEUS, до сих пор не были реализованы, поскольку их слишком затратно делать в виде ПО. Ученые из Мичигана надеются, что поддержка DARPA позволит им создать защиту на аппаратном уровне, которая не будет дорогостоящей. Однако пока неясно ^[17], какие ресурсы потребуются, чтобы интегрировать технологию в современные процессоры.

Другие разработки

В конце прошлого года также стало известно о создании ^[21] в Южной Корее похожего решения для защиты системы. В его основе лежит метод «физически неклонируемой функции ^[22]» (PUF) – это функция, которая реализована в физической структуре и её просто оценить, но сложно подделать. В корейской разработке используются наноэлектромеханические системы, состоящие из кремниевого нанопровода, который подвешен в жидкости между двумя затворами — единицей и нулем. Во время изготовления PUF жидкость, в которой плавает нанопровод, испаряется, и провод случайным образом «прилипает» к одному из затворов. В результате генерируется код безопасности, который невозможно подобрать «извне».

Еще над одним прототипом системы с «физическими паролями» работают ^[23] в Абу-Даби. По словам Озгура Синаноглу (Ozgur Sinanoglu), заместителя декана по инженерным вопросам Нью-Йоркского университета Абу-Даби, их чип является решением с системой блокировки от взломов, интегрированной в аппаратную часть. Специальная технология блокирует hardware и открывает доступ к возможностям чипа только тем, кто знает секретный ключ. До тех пор назначение чипа остаётся неизвестным.

Еще несколько материалов об ИБ из блога 1cloud:

• Что нужно знать о безопасности данных в облаке ^[24]
• Принципы сетевого нейтралитета ^[25]
• Для чего нужно объектное хранилище для файлов в облаке ^[26]
• Meltdown и Spectre: новогодняя процессорная уязвимость ^[1]

Автор: 1cloud

Источник ^[27]