2018年1月曝光的兩個處理器高危漏洞——Meltdown和Spectre震驚了整個計算機行業(yè)。攻擊者可以繞過內(nèi)存訪問的安全隔離機制，使用惡意程序來獲取操作系統(tǒng)和其他程序的被保護數(shù)據(jù)，造成內(nèi)存敏感信息泄露。

這些漏洞源于現(xiàn)代CPU的一種稱為“推測執(zhí)行”的性能特性，而緩解這些漏洞需要歷史上最大規(guī)模的補丁協(xié)調(diào)工作，涉及CPU制造商、設(shè)備制造商和操作系統(tǒng)供應(yīng)商。

還有多少“Meltdown與Spectre”漏洞？

Meltdown和Spectre并非首個由硬件設(shè)計導(dǎo)致的漏洞，但其廣泛影響引起了安全研究界對此類漏洞的興趣。自那以來，學(xué)術(shù)界和安全企業(yè)研究人員一直在研究CPU及其他硬件組件的低級操作，并發(fā)現(xiàn)了越來越多的問題和漏洞。

有些硬件漏洞的緩解需要更換硬件，有些則可以通過固件升級進行修復(fù)。無論哪種情況，硬件漏洞補丁的開發(fā)和部署并非易事，這意味著此類漏洞的威脅往往會長期存在。

主要CPU和DRAM漏洞清單

以下是Meltdown之前和之后發(fā)現(xiàn)的一些最重要的CPU和DRAM漏洞，其中包括32個CPU漏洞（cexindaogongji）和7個DRAM漏洞。

大多數(shù)Passkey實現(xiàn)可被繞過

• Spectre Variant 1(CVE-2017-5753):允許攻擊者利用現(xiàn)代CPU的分支預(yù)測功能，通過CPU緩存作為側(cè)信道，從其他進程的內(nèi)存中提取信息。影響Intel、IBM和部分ARMCPU。
• Spectre Variant 2(CVE-2017-5715):與Variant1有相同影響，但使用不同的利用技術(shù)（分支目標注入）。有效緩解該漏洞需要更新受影響的CPU微碼。
• Meltdown Variant 3(CVE-2017-5754):利用現(xiàn)代IntelCPU的亂序執(zhí)行能力，允許用戶進程跨安全邊界讀取受保護的內(nèi)核內(nèi)存。修復(fù)僅需要操作系統(tǒng)更新，并通過機制如Linux的內(nèi)核頁表隔離（KPTI）來加強內(nèi)核內(nèi)存的隔離。
• Meltdown-GP (CVE-2018-3640):利用對系統(tǒng)寄存器的推測讀取來實現(xiàn)側(cè)信道信息泄露。
• Meltdown-NM (CVE-2018-3665):與Meltdown相關(guān)，可用于泄露浮點單元（FPU）的狀態(tài)，F(xiàn)PU是Intel現(xiàn)代CPU中的專用數(shù)學(xué)協(xié)處理器。
• Spectre-NG (CVE-2018-3639):允許在之前的內(nèi)存寫地址未知時進行內(nèi)存讀取，可用于泄露跨進程信息。
• Spectre-PHT（CVE-2018-3693）:也稱為Spectre1.1，是Spectre的一個變種，利用推測存儲來創(chuàng)建推測緩沖區(qū)溢出。它允許繞過一些以前基于軟件的Spectre緩解措施，并且需要操作系統(tǒng)更新。
• Meldown-RW:也稱為Spectre1.2，是一種利用推測存儲來覆蓋只讀數(shù)據(jù)和代碼指針的變體。此變體可用于破壞軟件沙盒，與Spectre1.1相關(guān)。緩解措施需要操作系統(tǒng)更新。
• Foreshadow系列(包括Foreshadow-OS,Foreshadow-VMM,Foreshadow-SGX):針對IntelCPU的推測執(zhí)行攻擊，允許從處理器的L1數(shù)據(jù)緩存中提取信息，對虛擬機和SGX環(huán)境尤其敏感。
• Fallout(CVE-2018-12126),RIDL(CVE-2018-12127,CVE-2018-12130),Zombieload(CVE-2019-11091):都屬于微架構(gòu)數(shù)據(jù)采樣（MDS）攻擊的一類，可泄露敏感的內(nèi)核或虛擬機監(jiān)控程序內(nèi)存。
• Starbleed:Xilinx FPGA的比特流加密過程中的設(shè)計缺陷，允許攻擊者解密并修改比特流。
• PLATYPUS:利用Intel CPU中的運行平均功率限制（RAPL）接口進行遠程差分功耗分析攻擊，可泄露Linux內(nèi)核內(nèi)存和Intel SGX安全飛地的加密密鑰。
• SRBDS(CVE-2020-0543):展示了跨CPU核心通過側(cè)信道泄露數(shù)據(jù)的推測執(zhí)行攻擊的可能性。
• Spectre-BHI(CVE-2022-0001,CVE-2022-0002,CVE-2022-23960):Spectre v2的變種，通過污染CPU預(yù)測器的全局歷史來繞過硬件防御。
• Retbleed(CVE-2022-29901,CVE-2022-29900):利用Intel和AMDCPU的推測執(zhí)行特性，繞過操作系統(tǒng)為防止之前漏洞（如Spectre）而實施的軟件防御。
• Hertzbleed(CVE-2022-23823,CVE-2022-24436):利用現(xiàn)代CPU的動態(tài)頻率縮放特性，通過遠程定時分析泄露信息。

7種DRAM內(nèi)存攻擊漏洞

• Rowhammer:通過反復(fù)快速讀取同一物理內(nèi)存行的物理效應(yīng)，導(dǎo)致相鄰行的數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)。
• Rowhammer.js:通過JavaScript實現(xiàn)的Rowhammer攻擊，證明該漏洞可通過瀏覽器遠程利用。
• Drammer(CVE-2016-6728):針對Android設(shè)備的Rowhammer類型利用。
• Flip Feng Shui:針對虛擬機的Rowhammer攻擊，允許惡意訪客VM以可控方式翻轉(zhuǎn)另一個虛擬機的物理內(nèi)存位。
• ECCploit:展示了對包含錯誤糾正代碼（ECC）功能的SDRAM芯片的Rowhammer類型攻擊。
• Throwhammer:利用遠程直接內(nèi)存訪問（RDMA）功能在網(wǎng)絡(luò)上實施Rowhammer攻擊。
• RAMBleed:首次展示了使用Rowhammer效應(yīng)從內(nèi)存單元中竊取數(shù)據(jù)（而不僅僅是修改數(shù)據(jù)）的攻擊。

硬件漏洞“大家族”的發(fā)展壯大不斷提醒我們，硬件安全是一個高度復(fù)雜動態(tài)發(fā)展的領(lǐng)域，需要持續(xù)的研究和更新來應(yīng)對不斷出現(xiàn)的威脅。