Für das Schutzkonzept moderner Computer ist die sichere Abschottung bestimmter Adressbereiche des Arbeitsspeichers essenziell. Der Experte Christopher Domas alias „xoreaxeaxeax“ weist nun nach, dass diese Abschottung bei alten AMD-Prozessoren der sogenannten Familie 16h nicht funktioniert. Das ermöglicht den Lese- und Schreibzugriff auf eigentlich reservierte RAM-Adressbereiche von Sicherheitsfunktionen wie AMD Platform Security Processor (PSP), System Management Mode (SMM) oder CPU-Microcode.

Beschreibung des Register D18F2x94 im BIOS and Kernel Developer’s Guide (BKDG) für AMD-Prozessoren „Family 16h Models 30h-3Fh“.

(Bild: AMD)

Eine höhere Gefahr für Angriffe auf Rechner mit den genannten AMD-Prozessoren besteht durch die „skitter-creek-bath-salts“ getaufte Lücke eher nicht. Denn um den DRAM-Controller der Prozessoren manipulieren zu können, sind Adminrechte erforderlich.

Doch skitter-creek-bath-salts beweist, dass das Sicherheitskonzept der vor rund 13 Jahren vorgestellten Family-16h-Prozessoren Schwachstellen hat. Laut Domas könnten auch andere CPU-Familien betroffen sein; bei jüngeren Prozessoren dokumentiert AMD das von ihm benutzte CPU-Register bloß nicht mehr öffentlich.

Betroffene Prozessoren

2013 hatte AMD sparsame Prozessoren mit „Jaguar“-Kernen für billige Tablets, Notebooks und Embedded Systems vorgestellt: Kabini und Temash mit Produktbezeichnungen wie A4-5000, E2-3000 oder auch A4-1250. 2014 folgten Beema und Mullins (A4 Micro-6400T, A4-6210, E2-6110). Diese Modelle stammen alle aus der Bulldozer-Ära vor Ryzen.

Abgeschotteter Speicher

Die erwähnten Prozessoren gehörten zu den ersten von AMD mit Platform Security Processor (PSP), später umbenannt in AMD Secure Processor. Er bildete in späteren Generationen auch die Basis für das integrierte Firmware Trusted Platform Module 2.0 (fTPM 2.0).

Der PSP schützt unter anderem geheimes Schlüsselmaterial für kryptografische Sicherheitsfunktionen, auch gegen Unbefugte mit höchsten Zugriffsrechten. Darauf wiederum basieren Schutzkonzepte wie AMD SEV.

Als Hardware-Controller des PSP sitzt in AMD-Prozessoren ein ARM Cortex-A5, der jedoch auch einen kleinen Teil des eingesteckten DRAM exklusiv nutzt. Für das Betriebssystem und das BIOS ist dieser Adressbereich weder sichtbar noch zugänglich, weil ihn der in der CPU eingebaute Speichercontroller versteckt.

Abschottung ausgehebelt

Bei x86-Systemen sind physische und virtuelle RAM-Adressen höchst kompliziert miteinander verknüpft.

(Bild: xoreaxeaxeax)

Genau hier setzt skitter-creek-bath-salts an: Der Angriff verändert die DRAM-Adressverwaltung so, dass eigentlich geschützte Bereiche zugänglich werden. Dazu muss die Software aber die mehrfachen Verwürfelungen zwischen virtuellen und physischen RAM-Adressen zurückrechnen.

Auf der GitHub-Seite von skitter-creek-bath-salts erklärt der Autor diese zahlreichen Adressveränderungen. Der Code steuert unter anderem das CPU-Konfigurationsregister D18F2x94 für den DRAM Controller (DCT Configuration Register) an.

Ähnliche Attacken

Angriffe auf vermeintlich abgeschottete RAM-Adressbereiche gibt es immer wieder. 2020 drangen Experten von PTE bei manchen CPU-Baureihen tief in Speicherbereiche der sogenannten Intel Management Engine (ME) vor. Auch der physische Angriff BatteringRAM manipuliert RAM-Adressen, um an geschützte Speicherbereiche fürs Confidential Computing zu gelangen.

(ciw)