Vor wenigen Tagen machte eine Meldung die Runde, die sehr an Meltdown und Spectre erinnerte. Die bis dahin unbekannte israelische Sicherheitsfirma CTS-Labs Research berichtete über 13 angebliche Lücken in AMDs aktuellen Desktop- und Server-Prozessoren Ryzen und Epyc. Die Aufmachung war reißerisch, inklusive martialischer Namen für die vermeintlichen Lücken. Zudem war die Art und Weise des Disclosure, also der Veröffentlichung äußerst ungewöhnlich, da AMD nur 24 Stunden Zeit hatte, die Richtigkeit der Berichte zu überprüfen, bevor sie veröffentlicht wurden. Geläufig sind hier mindestens 90 Tage.
Dubioses Disclosure
Die Sicherheits-Szene fand diese Herangehensweise äußerst verdächtig und hielt das Ganze für eine Promotion-Aktion oder den Versuch, AMDs Aktienkurs in einer konzertierten Aktion zu manipulieren. Allerdings bestätigten am nächsten Tag drei Forscher bekannter Sicherheitslabore die Funde. Jetzt hat auch AMD offiziell reagiert. AMDs CTO und Senior Vice President Mark Papermaster hat die Existenz aller 13 von CTS-Labs in den Prozessoren Ryzen und Epyc sowie in den von AMD verwendeten Promontory-Chipsätzen bestätigt.
Any attacker gaining unauthorized administrative access would have a wide range of attacks at their disposal well beyond the exploits identified in this research.
<em>Mark</em> <em>Papermaster</em>
Keine Leistungseinbußen
Die Schwachstellen betreffen die Firmware, die den AMD Secure Processor verwaltet, und die Chips, die in einigen Sockel AM4 und Sockel TR4 Desktop-Plattformen mit AMD-CPUs verwendet werden. Papermaster sagte, jede der Lücken werde in den nächsten Wochen durch neue Microcode-Versionen geschlossen, ohne dass dadurch Leistungseinbußen wie bei Meltdown und Spectre zu befürchten seien. Er stellte zudem klar, dass die Fehler nicht im Silizium der Prozessoren stecken, sondern in der Software, die darauf implementiert ist. Somit können die Lücken vollständig über den Microcode geschlossen werden.
Schwer auszunutzen
Papermaster betonte, dass alle gefundenen Lücken zu ihrer Ausbeutung voraussetzen, dass der Angreifer über administrative Rechte verfügt. Hat ein Angreifer diese, gehört der betroffene Rechner sowieso nicht mehr dem eigentlichen Eigner. Von daher sind die Funde von CTS-Lab zwar korrekt, aber wesentlich weniger spektakulär als die Aufmachung der Veröffentlichung vermuten ließ.
War AMD bei Meltdown und Spectre noch relativ glimpflich davongekommen, so könnte die Glückssträhne unter Umständen nun zu Ende zu sein. Das israelische IT-Sicherheitsunternehmen CTS-Labs hat nach eigenen Angaben 13 Sicherheitslücken in AMDs aktuellen Prozessoren Ryzen und EPYC entdeckt, die die Bereiche Desktop und Server abdecken. Diese wurden in vier Klassen mit den Namen Ryzenfall, Masterkey, Fallout und Chimera eingeteilt. Die Lücken befinden sich angeblich, wie auch Meltdown und Spectre, in Bereichen der CPUs, die sicherheitsrelevante Daten des Anwenders vorübergehend speichern.
Unübliches Vorgehen
Die seit einem Jahr bestehende Firma CTS-Labs hält anscheinend nicht viel von der Gepflogenheit, einem Unternehmen die üblichen 90 Tage zur Untersuchung zu gewähren, bevor Sicherheitslücken öffentlich gemacht werden. Das Labor veröffentlichte seine Erkenntnisse bereits 24 Stunden nach Bekanntgabe an AMD. Daher liegt derzeit von AMD auch nur eine allgemeine Stellungnahme vor, man überprüfe derzeit die Angaben von CTS-Labs. Mittlerweile sind laut Heise.de Zweifel an der Seriosität der Firma CTS-Labs angebracht. Weder liegt ein Proof of concept für die Lücken vor, noch wurden sie als Common Vulnerabilities and Exposures (CVE) gemeldet.
Unterschiedliche Angriffsvektoren
Die beschriebenen Sicherheitslücken setzen an verschiedenen Punkten der Prozessoren an. Die drei Lücken, die unter der Bezeichnung Masterkey laufen sowie die Lücke Ryzenfall-4 finden sich angeblich im Platform Security Processor (PSP) der Prozessoren. Dieser auch als »AMD Secure Processor« bekannte Bereich, der mit Intels Management Engine vergleichbar ist, befindet sich in allen AMD-Prozessoren seit 2014. Er ist in einem ARM Cortex-A5-Kern integriert. Um diese Lücken auszunutzen ist physischer Zugriff auf das Gerät oder die Kombination mit anderen Attacken notwendig.
Einfallstor Microsoft Device Guard
Ryzenfall und Fallout umfassen mehrere Lücken, die einerseits den Microsoft Device Guard von Windows 10 sowie per Code-Injection den Sytem Management Mode (SMM) der x86-Architektur umgehen. Ryzenfall kann mit Admin-Rechten sowohl Code im PSP ausführen als auch auf dem PSP vorbehaltene Speicherbereiche zugreifen. Chimera dagegen sitzt laut CTS-Labs im Chipsatz und der Firmware von USB-Controllern, die nur auf Ryzen und Ryzen Pro verbaut sind. Hier gelang es den Forschern, Code im Chipsatz auszuführen.
Zweifel erlaubt
Was an den Lücken dran ist, werden die nächsten Tage zeigen. Sollte der Fund echt sein, könnten Angreifer Kontrolle über Ryzen und EPYC Prozessoren und Chipsets erhalten und mit Malware infizieren. Zudem können Passwörter und andere sicherheitskritische Daten gestohlen und alle Sicherheitsmechanismen der CPUs umgangen werden.
Verdächtig ist in jedem Fall die auf 24 Stunden verkürzte Vorlaufzeit. Mittlerweile wurden Vermutungen laut, es handle sich um einen Versuch der Kursmanipulation. Anlass dazu gibt ein Nachruf auf AMD auf der Webseite von Viceroy Research. Erst gestern warnte die Bundesanstalt für Finanzdienstleistungsaufsicht (BaFin) vor dem Unternehmen, dessen Webseite kein Impressum aufweist. Auch Linus Torvalds hat auf G+ mittlerweile heftige Zweifel an der Echtheit der Lücken geäussert.
Nachdem Intel bereits letzte Woche Patches gegen die Sicherheitslücke Spectre veröffentlicht hat, zog AMD noch vor dem Wochenende nach. Der Anbieter, der sich zunächst ziemlich sicher vor den gefährlichen Lücken wähnte, ist nun nach eigener Einlassung doch betroffen. Vermutlich sind die AMD-Prozessoren zwar immun gegen die Auswirkungen von Variante 3 (Rogue Data Cache Load), auch als Meltdown bekannt, jedoch anfällig für die beiden Spectre-Typen Variante 1 (Bounds Check Bypass) und Variante 2 (Branch Target Injection).
AMD gegen Spectre
Mark Papermaster, Senior Vice President und Chief Technology Officer bei AMD erläutert die Details der Maßnahmen. Demnach arbeitet AMD eng mit Microsoft und der Linux Community zusammen um die Patches möglichst schnell und schonend an die Nutzer auszuliefern. Zudem arbeitet AMD mit den Kernel-Entwicklern bei der Umsetzung von Googles Retpoline-Patches, deren erster Teil bereits nächste Woche mit Kernel 4.15 erscheinen soll.
Angepasster GCC
Damit Retpoline auch etwas ausrichten kann braucht es aber auch eine angepasste GNU Compiler Collection (GCC). Hier wurden am Sonntag entsprechende Anpassungen gegen Spectre (CVE-2017-5715) für den noch in der Entwicklung befindlichen GCC 8 auf Git hochgeladen. Für den derzeit von vielen aktuellen Distributionen genutzten GCC 7 werden die Änderungen zurückportiert. Distributionen, die ältere Compiler-Versionen nutzen müssen vermutlich selbst tätig werden.
Neuer Microcode
AMD will im Wochenverlauf ein weiteres neues Microcode-Update speziell für Ryzen- und EPYC-Prozessoren herausgeben. In den kommenden Wochen soll neuer Microcode für ältere Generationen von AMD-Chips erscheinen. Papermaster betont, AMD-Radeon-GPUs seien nicht betroffen, da sie keine spekulative Ausführung nutzen.
Sowohl die bisherigen Patches von Intel als auch von AMD liefen nicht auf allen Plattformen gleich gut. Besonders bei Intel sind viele Rechner nach Einspielen der Patches mit Haswell- und Broadwell-Prozessoren von spontanen Reboots betroffen.
Am dritten Tag nach der Veröffentlichung des mit Fug und Recht als Super-GAU bezeichneten Bugs in den meisten seit 1995 produzierten Prozessoren wird das gesamte Ausmaß des katastrophalen Fehlers klar: es handelt sich um einen in Silizium gegossenen Design-Fehler, der Milliarden von Geräten betrifft, von denen viele niemals einen Fix sehen werden. Dazu zählen vor allem viele Android-Smartphones. Über den Umfang der Auswirkungen auf AMD-Prozessoren besteht weiterhin Unklarheit. AMD selbst hatte die Chance, die Lücken beträfen auch AMD-CPUs als nahe Null bezeichnet.
Entwarnung für Heimanwender
Etwas Entwarnung gibt es dagegen bei den zu erwartenden Performance-Einbrüchen für durchschnittliche Heimanwender. Wer an seinem Rechner hauptsächliche surft, spielt und Office-Aufgaben erledigt, wird kaum einen Verlust an Geschwindigkeit verspüren, die Werte sollten im niedrigen einstelligen Bereich liegen. Anders kann das im Büro aussehen, wenn etwa große Datenbanken betrieben werden. Hier kann die Höchststrafe unter Umständen bei bis zu 30 Prozent liegen. Das liegt hauptsächlich daran, dass die Fixes für die Lücken die I/O-Last nach oben treiben.
Intel in bekannter Manier
Viele Hersteller haben sich zu Wort gemeldet, Intel gleich zwei Mal. Die Nachricht aus dem Intel Newsroom ist ähnlich vage und nichtssagend wie die vom Vortag. Dort heißt es:
»Intel hat Updates für alle Arten von Intel-basierten Computersystemen – einschließlich PCs und Servern – entwickelt und veröffentlicht, die diese Systeme gegen beide von Google Project Zero gemeldeten Exploits (als „Spectre“ und „Meltdown“ bezeichnet) immun machen. Intel und seine Partner haben bedeutende Fortschritte bei der Bereitstellung von Updates erzielt, sowohl bei Software-Patches als auch bei Firmware-Updates.«
In weiteren Verlauf der Verlautbarung stellt sich Intel an die Speerspitze derer, die Lösungen für das Problem anbieten, ohne dabei konkret zu sagen, was Intel den Betroffenen anbietet. Am Ende gibt es einen Link, der zumindest weitere technische Einzelheiten enthält, aber nichts an den Tag bringt, was nicht bereits bekannt war und von anderer Seite mit wesentlich mehr Details veröffentlicht wurde. Zudem behauptet Intel dort weiterhin, es handle sich nicht um einen Fehler in Intels Hardware. Die Begründung lautet, es seien auch andere Hersteller betroffen. Diese Logik wirkt zumindest befremdlich.
Betroffene Intel-CPUs aufgelistet
Die zweite Veröffentlichung von Intel stammt aus dem hauseigenen Security Center und erweist sich als nützlicher, denn sie nennt im Detail die betroffenen Plattformen und Prozessoren aus eigener Produktion. Zudem bedankt sich Intel bei den Forschern von Google und der Universität Graz, die die Lücke in etwa zeitgleich entdeckt hatten.
ARM reagiert vorbildlich
ARM hat ausführlich und übersichtlich Stellung zu den betroffenen Prozessoren und dem, was ein Anwender zur Absicherung tun sollte Stellung bezogen. Dabei wird pro betroffenem Prozessor dargestellt, welche der drei Varianten auf den jeweiligen Cortex-Kern zutrifft. Leider wird das vielen betroffenen Smartphone- und Tablet-Besitzern nicht viel nützen, da es vom Hersteller des Geräts abhängt, wann ein Update angeboten wird. Für viele Geräte wird das heißen: niemals. Googles eigene Baureihen Nexus und Pixel haben bereits ein Update für Januar erhalten oder es ist in der Auslieferung und wird zeitnah aufgespielt.
Google stellt Retpoline vor
Google hat ebenfalls am gestrigen Tag weitere Details veröffentlicht. Darin geht es hauptsächlich um die von Google erstellten Gegenmaßnahmen und die zu erwartenden Leistungseinbußen. Dabei stellt Google eine neue Technik zur Entschärfung namens Retpoline vor, die gegen Spectre, auch als »Branch Target Injection« bezeichnet, eingesetzt werden kann und wenig Leistungseinbußen nach sich ziehen soll. Retropline ist ein zusammengesetzter Begriff aus den Worten »return trampoline«. Die Technik verwendet eine Endlosschleife, die nie ausgeführt wird, um die CPU daran zu hindern, auf das Ziel eines indirekten Sprunges zu spekulieren. Entwickler Paul Turner hat die Technik gestern auch den Kernel-Entwicklern vorgestellt.
Distributionen verteilen KPTI-Patches
Die großen Linux-Distributionen haben Kernel veröffentlicht, die die KPTI-Patches gegen die Lücken verteilen. Microsoft hat wegen der Brisanz der Lücken die Auslieferung weiterer Patches für Windows 10 vorgezogen, die ab dem 03. Januar 2018 ab 22 Uhr verteilt werden sollen. Patches für ältere Versionen wie Windows 7 und 8 sollen zum nächsten Microsoft Patchday folgen. Bei den jetzt für Windows 10 angebotenen Updates gab es vereinzelt Kompatibilitätsprobleme mit Anti-Viren-Software. Microsoft rät dringend dazu, das Update nicht manuell zu forcieren, sondern erst einzuspielen wenn es über die Update-Funktion angeboten wird.
Firefox vorerst abgesichert
Mozilla hat als Reaktion auf die Lücke Firefox 57.0.4 veröffentlicht. Als vorübergehende Maßnahme, bis die genaue Funktionalität der Lücken bekannt sei, hat Mozilla die Genauigkeit der Zeitintervalle über die Funktion performance.now() von 5μs auf 20μs heraufgesetzt, um Javascript-Angriffe zu erschweren, die auf die Messung präziser Zeitintervalle angewiesen sind. Zudem wurde der SharedArrayBuffer-Standard deaktiviert, um die Verwendung höher auflösender Timer zu verhindern. Auch Google, Apple und Microsoft haben ihre Browser entsprechend gepatched. Diese sind allerdinmgs im Gegensatz zu Firefox noch nicht veröffentlicht. Micosoft wird Edge am 9. Januar aktualisieren, Google Chrome 64 erscheint am 23. Januar.
Mitlesen von der Tastatur
Auf LWN gibt es einen Überblick über weitere interessante Links zum Thema. Auch ein Interview der Berliner Zeitung »Der Tagesspiegel« mit einem der Entdecker der Lücken von der Universität Graz lohnt das Lesen. Michael Schwarz erläutert darin, man könnte theoretisch alles mitlesen, was gerade auf der Tastatur eingegeben wird. Die Lücken können allerdings nur ausgenutzt werden, wenn bereits Zugriff auf den Rechner besteht.
Das trifft allerdings nur für Meltdown zu, Spectre kann bereits über den Browser ausgenutzt werden. Allerdings ist es mit Spectre wesentlich schwerer, Daten auszulesen. Hierbei müssen sehr präzise Timings eingehalten werden, zudem muss der Angreifer wissen, welche Prozesse gerade laufen und welche Daten sich im Speicher befinden. Schwarz bestätigt, dass Meltdown bisher nur auf Intel-Prozessoren reproduziert wurde. Spectre schließt auch alle Smartphones mit ARM-Prozessoren ein.
Linus Torvalds not amused
Die Kernel-Entwickler bei Linux sind alles andere als erfreut über die Art und Weise, wie die Informationspolitik im Hinblick auf die Lücken gehandhabt wurden, die Intel seit Juni 2017 bekannt waren. Linus Torvalds äußert sich für seine Verhältnisse sehr zurückhaltend zu Intels PR:
»Ich denke, dass jemand innerhalb von Intel wirklich einen langen harten Blick auf ihre CPUs werfen muss, und tatsächlich zugeben muss, dass sie Probleme haben, anstatt PR-Blurbs zu schreiben, die besagen, dass alles so funktioniert, wie es entworfen wurde….
…Oder sagt Intel im Grunde genommen, dass sie darauf abonniert sind, uns für immer und ewig Scheiße zu verkaufen und nie etwas zu reparieren? Denn wenn das der Fall ist, sollten wir vielleicht anfangen, uns mehr auf die ARM64-Leute zu konzentrieren.«
Zu spät informiert
Andere Entwickler monieren, dass die Betriebssystemhersteller viel zu spät über die Vorgänge informiert worden seien und nun zum Schutz ihrer Anwender unter Zeitdruck Gegenmaßnahmen entwerfen mussten. Nach Aussagen von Mounir Hahad, Chef der Sicherheitsanalyse bei Juniper Networks, konnte bisher in freier Wildbahn kein Fall entdeckt werden, der die Lücken ausnutzt. Da diese Lücken aber schon seit rund 20 Jahren bestehen, kann niemand mit Bestimmtheit sagen, ob sie nicht in der Vergangenheit bereits von Geheimdiensten oder Kriminellen ausgenutzt wurden.
Eines ist jedoch bereits jetzt klar: Die Auswirkungen dieses Design-Fehlers werden uns noch lange begleiten und beschäftigen. Ganz besonders im Fall von Spectre, da hier jede Anwendung einzeln gegen die Lücke abgeichert werden muss. die Kernel-Patches reichen hier nicht aus.
