Question

在The Meltdown Paper中，使用以下汇编代码描述了攻击：

 ; rcx = kernel address, rbx = probe array
 xor rax, rax
 retry:
 mov al, byte [rcx]
 shl rax, 0xc
 jz retry
 mov rbx, qword [rbx + rax]

然后将缓存内存地址rbx + rax，然后根据该缓存的地址推导出值*rcx。

但是，如果权限不签出，我什至不理解为什么al甚至会被*rcx加载。在执行页表遍历以确定*rcx的值时，在页表项中应该明显缺少权限。无论我们执行指令的顺序如何，都必须在加载值之前进行遍历。因此，

为什么甚至不允许加载到al中？

Answer 1

要获得可能的最高性能，CPU必须并行执行许多操作。

例如，当访问内存中的某些内容时，CPU可能希望获取数据并并行执行权限检查（然后，如果权限检查失败，则将所有内容恢复为以前的状态）；因为这比先进行权限检查然后在权限检查通过之后获取数据要快（对于“可能通过”权限检查的情况）。

当然，如果这意味着获取会导致在进行权限检查之前将某些内容带入CPU的缓存；那就很好了，因为无论如何缓存实际上都不应该是体系结构可见状态的一部分。换句话说，如果权限检查确实失败了，那么您将不需要将缓存恢复到以前的状态（这将是困难的/昂贵的），因为软件“不能”依赖于缓存的确切内容。

这一切看起来完全合理，不是吗？

但是...

如果软件使用推测性执行来欺骗CPU来获取某些数据，其中所获取的数据的地址取决于内核空间中的值，则这可能在权限检查完成之前发生，然后一切都发生（缓存除外））将被还原；如果该软件使用计时来确定将哪个地址提取到缓存中，则该软件可以使用该信息来确定该地址所依赖的内核空间中的值。

本质上；英特尔做出了一些设计决策，以提高当时看来完全合理的性能。我们只有看到事后的见识，才能看到安全漏洞。

Answer 2

摘自论文

Meltdown利用了现代CPU的乱序执行，仍然在非法内存访问和引发异常

Out-of-order执行用于性能优化。