AMD Warns of New Spectre Variant Targeting Safe RET on Linux (Zen 1–Zen 4)

AMD hat vor einer neuen Variante der Spectre-Familie gewarnt, die sich gezielt gegen die Linux-Implementierung von Safe RET richtet. Während für Windows bislang keine Abhilfemaßnahme genannt wird, sollten Besitzer betroffener AMD-CPUs unter Linux jetzt Kernel- und Sicherheitsupdates einspielen und anschließend neu starten.

Warnung zu Spectre V2: Safe-RET unter Linux im Fokus

Der Chip-Hersteller ordnet die Schwachstelle einer Linux-spezifischen Ausführung von Safe RET zu. AMD veröffentlicht dafür am 6. August das Security Bulletin mit der Kennung AMD-SB-7061. In diesem Dokument nennt der Hersteller keine Gegenmaßnahme für Windows und führt zudem weder ein BIOS- noch ein Microcode-Update an.

• Betroffen sind Linux-Systeme mit AMD-Prozessoren auf Zen 1 bis Zen 4 (ungefähr Ryzen 1000 bis Ryzen 7000 sowie 8000G).
• AMD stellt die Absicherung über verfügbare Kernel- und Sicherheitsupdates bereit.
• Für Windows gibt es in dem Security Brief keine konkrete Maßnahme; der öffentlich beschriebene Angriff zielt auf Safe RET unter Linux.

Angriffskonzept: Interrupt Injection benötigt lokalen Code

Hinter der Entdeckung stehen Daniël Trujillo und Mengjia Yan vom MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL). Die Forschenden entwickelten eine neue Angriffsmethode namens Interrupt Injection und untersuchten damit, wie bestehende Spectre-Schutzmechanismen auf AMD- und Intel-Prozessoren reagieren.

Wichtig für die Praxis: Interrupt Injection ermöglicht keinen Fernzugriff aus dem Internet. Der Angriff setzt voraus, dass auf dem Linux-System bereits beliebiger Code mit normalen Benutzerrechten ausgeführt werden kann. Das kann etwa von Schadsoftware stammen oder von einem lokalen Benutzerkonto.

• Voraussetzung: Code-Ausführung im Linux unter normalen Benutzerrechten.
• Mechanismus: Umgehung der Trennung zu geschütztem Kernel-Speicher.
• Relevanz: Besonders für gemeinsam genutzte Server, Cloud-Systeme und Maschinen mit nicht vertrauenswürdigen lokalen Anwendungen.
• Auch ohne Administratorrechte kann die Schadsoftware Daten aus dem geschützten Bereich suchen.

Messdaten aus dem Test: Zen 2 liest Kernel-Daten aus

Für den vollständigen Angriff nutzten die Forschenden einen Ryzen 7 4700G (Zen 2) mit 16 GiB RAM und Linux-Version 6.14.0-37. Laut Beschreibung waren gängige Schutzmechanismen aktiv, darunter KASLR und Safe RET.

Kernel-Layout ermitteln, dann auslesen

Zuerst bestimmten die Forschenden die zufällige Lage des Linux-Kernels. Das gelang in zehn von zehn Versuchen; die mittlere Dauer lag bei 548 Sekunden.

Danach konnte der Angriff beliebige Daten aus dem Kernel-Speicher auslesen: Im Mittel wurden 5,47 Byte pro Sekunde übertragen, bei einer Genauigkeit von 91,97 Prozent. In fünf von zehn Durchläufen fanden die Forschenden innerhalb von durchschnittlich 18 Minuten die Datei /etc/shadow und konnten deren Inhalte auslesen.

• Kernel-Location: 10/10 Treffer, Median 548 Sekunden.
• Leserate: durchschnittlich 5,47 Byte/s.
• Genauigkeit: 91,97 Prozent.
• Ziel /etc/shadow: 5/10 Durchläufe, im Schnitt nach etwa 18 Minuten.

Die Forschenden betonten dabei, dass /etc/shadow Passwort-Hashes und Kontoinformationen enthält, keine Klartext-Passwörter. Entsprechend wurden keine Passwörter geknackt; gezeigt werden sollte vielmehr, dass ein Prozess mit normalen User-Rechten an Daten gelangen kann, die eigentlich nur dem Kernel zugänglich sein sollten.

Wie der Schutz geknackt wird: Safe-RET-Fenster und Cache-Training

Safe RET gilt als Standard-Gegenmaßnahme in Linux gegen Speculative Return Stack Overflow (SRSO). Das Schutzprinzip soll verhindern, dass Angreifer die Vorhersage von Rücksprungzielen manipulieren. Linux bereinigt dafür den Return Stack Buffer direkt vor einem Rücksprung im Kernel, also den kleinen CPU-Vorhersagespeicher, der bestimmt, wohin Funktionen nach ihrer Ausführung zurückkehren.

Der entscheidende Punkt: In der untersuchten Safe-RET-Sequenz liegen zwischen der Bereinigung und dem tatsächlichen Rücksprung nur zwei Instruktionen. Die Forschenden erzeugen mit feineren Timern einen Hardware-Interrupt in genau diesem sehr engen Zeitfenster.

• Interrupt erzeugen: Der Prozessor unterbricht den Ablauf und führt einen Interrupt-Handler aus.
• Ergebnis: Der zuvor bereinigte Vorhersagezustand kann erneut beeinflusst werden.
• Nach der Unterbrechung: Der Kernel setzt die Rücksprungvorhersage mit manipulierten Annahmen fort.

Um die Trefferquote im winzigen Zeitfenster zu erhöhen, verdrängt der Angriff zusätzlich die Safe-RET-Sequenz aus den CPU-Caches. Dadurch benötigt der Prozessor länger für die zwei Instruktionen. In Kombination mit Inception, einer älteren Spectre-Attacke auf AMDs Rücksprungvorhersage, lässt sich der Return Stack Buffer auf Zen 2 auf ein vom Angreifer bestimmtes Ziel trainieren. Anschließend werden Daten über messbare Cache-Spuren ausgelesen.

Was Linux-Nutzer jetzt tun sollten

AMD liefert eine Patch-Strategie über normale Betriebssystem-Updates. Zusätzlich wird auf einen bereits in den Linux-Kernel aufgenommenen Patch verwiesen, der Safe-RET gegen Interrupt Injection robuster machen soll („x86/bugs: Make Safe-RET robust against interrupt injection“). Eine CVE-Nummer wird in den Angaben des Herstellers nicht genannt.

• Installieren: verfügbare Kernel- und Sicherheitsupdates für betroffene Ryzen- oder Epyc-Systeme.
• Danach: Neustart durchführen.
• Kein BIOS/Microcode: AMD nennt dafür keine Updates; der beschriebene vollständige Angriff zielt auf Safe RET unter Linux.

Für Windows nennt AMD im Security Bulletin keine Gegenmaßnahme. Insgesamt zeigt der Fall, dass auch etablierte Spectre-Schutzmechanismen durch neue Methoden weiter unter Druck geraten können – besonders in Umgebungen, in denen nicht vertrauenswürdiger Code lokal laufen darf.