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VirtualBox 5.2 的 0day 爆破...

Hacker News Daily 上看到「VirtualBox E1000 Guest-to-Host Escape」這篇,講 VirtualBox 5.2 的機器上 E1000 + NAT 模式的爆破... 另外在 Hacker News 上的討論也提到了很多這樣做的背景:「VirtualBox E1000 Guest-to-Host Escape | Hacker News」。

Oracle 對社群的態度 (無論是 open source community 或是 security community) 都一直是社群很不爽的事情。

這次爆破的發現人之前找到一個 VirtualBox 的 security bug (參考「SSD Advisory – VirtualBox VRDP Guest-to-Host Escape」),回報後先是回應他們在處理中,然後被發現 VirtualBox 在 5.2.18 修掉了,但是完全沒有提到安全性問題的事情。所以這次作者也懶得囉唆了,找到就 full disclosure 出來。

作者給的 workaround 有兩個,優先建議暫時先用 PCnet 系列的界面,如果不行的話,至少不要用 NAT。

作者發表後沒多久馬上就有 5.2.22 推出,不過看 changelog 應該是沒有修正這個問題?(或是修掉又沒提...)

Intel 最新的 Ice Lake 系列對 AES 的加速

Twitter 上看到這篇,講 Intel 推出新的指令集,對 AES 的加速效果:

進去看以後發現是講四月推出的 Ice Lake,在上面新增的 VPCLMULQDQ 指令對效能的幫助:

The introduction of the processor instructions AES-NI and VPCLMULQDQ, that are designed for speeding up encryption, and their continual performance improvements through processor generations, has significantly reduced the costs of encryption overheads.

而他們發表出來的數據說 AES-GCM 的效率直接從 ~23 cycles/byte 降到 0.64 cycles/byte,大約是 35 倍的改進?

More and more applications and platforms encrypt all of their data and traffic. As an example, we note the world wide proliferation of the use of AES-GCM, with performance dropping down to 0.64 cycles per byte (from ~23 before the instructions), on the latest Intel processors.

就算不是 AES-GCM,而是其他的 AES 相關演算法,也是三倍以上的改善:

這效能差異...

Cloudflare 用 ARM 當伺服器的進展...

Twitter 上看到 Matthew Prince (Cloudflare 的創辦人與現任 CEO) 提到了目前的進展,貼出一張兩者用電量的差距 (235W 與 150W):

兩者差了 85W,如果以五年來算就差了 3723 度的電,另外再考慮 PUE 與機櫃空間租用的成本,長期應該是頗有機會換掉原來的 x86 系統。反過來看,短期有轉換測試成本以及 (可能會有的) 較高的故障率 (畢竟是白老鼠 XD),再來是機器本身價錢差距,這些都是會想要知道的...

在 tweet 後 Matthew Prince 有回答一些問題,另外可以看到後續會有更多細節會整理出來,但感覺應該是調整的差不多決定會換過去了?這邊算是延續去年十一月「Cloudflare 測試 ARM 新的伺服器」這篇所做的事情,當時他們拿到 ARM 的工程板在測試,就已經跟 Xeon 打的差不多 (有輸有贏),現在應該又改善更多...

看 retweet 數可以看出來大家還滿期待的,畢竟 ARM 上面的 Linux 本來就因為行動裝置很熱,現在主要還是差在有沒有穩定的伺服器可以用。

Percona 版本的 MySQL 對於 Meltdown/Spectre 漏洞修復造成的效能損失 (Intel 平台)

而且這還不是完全修復,只是大幅降低被攻擊的機率...

PerconaUbuntu 16.04 上測試 MeltdownSpectre 這兩個安全漏洞的修正對於效能的影響。在原文標題就講了結論,為了修正 Meltdown 與 Spectre 兩個安全漏洞,效能的損失很明顯:「20-30% Performance Hit from the Spectre Bug Fix on Ubuntu」。

這邊測的結果發現,在 CPU bound 時的損失大約是 20%~25% (甚至到 30%),而 I/O bound 會輕一些,大約是 15%~20%:

We can see that in CPU-bound workloads the overhead is 20-25%, reaching up to 30% in point select queries. In IO-bound (25G buffer pool) workloads, the observed overhead is 15-20%.

在 comment 的地方 Percona 的人被問到 AMD 平台上效能會損失多少的問題,但因為他們手上目前沒有 AMD 平台的新機器所以不知道會有多少:

I do not have modern AMD servers on my hands right now

理論上 AMD 平台不需要處理 Meltdown 問題,損失應該會少一些,但沒測過也不曉得會是什麼情況... (像是 Spectre 的修正損失會不會比 Intel 還重,這之類的...)

另外補上早些時候的文章,當時 Ubuntu 上的 kernel 只有對 Meltdown 攻擊的修正,當時 Percona 的人也測了一次:「Does the Meltdown Fix Affect Performance for MySQL on Bare Metal?」,看起來對 Meltdown 攻擊的修正對效能的影響不太大,不過文裡有測試到 syscall 的效率的確如同預期掉很多。

在 ThinkPad T530 上跑 FreeBSD 的介紹

作者在「FreeBSD on a Laptop」這邊寫下了在 ThinkPad T530 上跑 FreeBSD 的完整攻略。

查了一下 ThinkPad T530,這應該是 2012 年就推出的筆電了 (五年多前),所以文章的重點在於要去那邊找解法 (i.e. 方向性)。另外作者有提到文章是假設你已經對 FreeBSD 生態算熟悉 (像是 Ports 以及 /etc 下設定檔習慣的格式與設定方式):

Unlike my usual posts, this time I'm going to assume you're already pretty familiar with FreeBSD.

然後有點無奈的地方... 即使是 2012 年的電腦,為了 driver 問題他還是得跑 -CURRENT

In my case, I run 12-CURRENT so I can take advantage of the latest Intel drivers in the graphics/drm-next-kmod port.

這有點苦 XD

Intel CPU + AMD GPU 合一的的系統

先前就有看到 Intel 要與 AMD 合作,將 Intel CPU + AMD GPU 整合在一起以對抗 Nvidia,現在看到 HP 推出對應的筆電了:「HP’s new 15-inch Spectre x360 uses the hybrid Intel/AMD processor」。

不過名字剛好跟最近的安全漏洞撞到了 XDDD (所以才想寫 XDDD)

The new Spectre x360 15 is one of the first systems to be announced that uses the new Kaby Lake-G processors from Intel. These processors combine an Intel CPU (with its own integrated GPU) with an AMD GPU, all within a single package.


出自「Kaby Lake-G unveiled: Intel CPU, AMD GPU, Nvidia-beating performance」。

這種合作的仗打不打的動呢... 不怎麼看好就是了 :o

讀書時間:Meltdown 的攻擊方式

Meltdown 的論文可以在「Meltdown (PDF)」這邊看到。這個漏洞在 Intel 的 CPU 上影響最大,而在 AMD 是不受影響的。其他平台有零星的消息,不過不像 Intel 是這十五年來所有的 CPU 都中獎... (從 Pentium 4 以及之後的所有 CPU)

Meltdown 是基於這些前提,而達到記憶體任意位置的 memory dump:

  • 支援 µOP 方式的 out-of-order execution 以及當失敗時的 rollback 機制。
  • 因為 cache 機制造成的 side channel information leak。
  • 在 out-of-order execution 時對記憶體存取的 permission check 失效。

out-of-order execution 在大學時的計算機組織應該都會提到,不過我印象中當時只講「在確認不相干的指令才會有 out-of-order」。而現代 CPU 做的更深入,包括了兩個部份:

  • 第一個是 µOP 方式,將每個 assembly 拆成更細的 micro-operation,後面的 out-of-order execution 是對 µOP 做。
  • 第二個是可以先執行下去,如果發現搞錯了再 rollback。

像是下面的 access() 理論上不應該被執行到,但現代的 out-of-order execution 會讓 CPU 有機會先跑後面的指令,最後發現不該被執行到後,再將 register 與 memory 的資料 rollback 回來:

而 Meltdown 把後面不應該執行到 code 放上這段程式碼 (這是 Intel syntax assembly):

其中 mov al, byte [rcx] 應該要做記憶體檢查,確認使用者是否有權限存取那個位置。但這邊因為連記憶體檢查也拆成 µOP 平行跑,而產生 race condition:

Meltdown is some form of race condition between the fetch of a memory address and the corresponding permission check for this address.

而這導致後面這段不該被執行到的程式碼會先讀到資料放進 al register 裡。然後再去存取某個記憶體位置造成某塊記憶體位置被讀到 cache 裡。

造成 cache 內的資料改變後,就可以透過 FLUSH+RELOAD 技巧 (side channel) 而得知這段程式碼讀了哪一塊資料 (參考之前寫的「Meltdown 與 Spectre 都有用到的 FLUSH+RELOAD」),於是就能夠推出 al 的值...

而 Meltdown 在 mov al, byte [rcx] 這邊之所以可以成立,另外一個需要突破的地方是 [rcx]。這邊 [rcx] 存取時就算沒有權限檢查,在 virtual address 轉成 physical address 時應該會遇到問題?

原因是 LinuxOS X 上有 direct-physical map 的機制,會把整塊 physical memory 對應到 virtual memory 的固定位置上,這些位置不會再發給 user space 使用,所以是通的:

On Linux and OS X, this is done via a direct-physical map, i.e., the entire physical memory is directly mapped to a pre-defined virtual address (cf. Figure 2).

而在 Windows 上則是比較複雜,但大部分的 physical memory 都有對應到 kernel address space,而每個 process 裡面也都還是有完整的 kernel address space (只是受到權限控制),所以 Meltdown 的攻擊仍然有效:

Instead of a direct-physical map, Windows maintains a multiple so-called paged pools, non-paged pools, and the system cache. These pools are virtual memory regions in the kernel address space mapping physical pages to virtual addresses which are either required to remain in the memory (non-paged pool) or can be removed from the memory because a copy is already stored on the disk (paged pool). The system cache further contains mappings of all file-backed pages. Combined, these memory pools will typically map a large fraction of the physical memory into the kernel address space of every process.

這也是 workaround patch「Kernel page-table isolation」的原理 (看名字大概就知道方向了),藉由將 kernel 與 user 的區塊拆開來打掉 Meltdown 的攻擊途徑。

而 AMD 的硬體則是因為 mov al, byte [rcx] 這邊權限的檢查並沒有放進 out-of-order execution,所以就避開了 Meltdown 攻擊中很重要的一環。

Intel CEO 做的真不錯 XDDD

在發生爆發前一個月把自家 Intel 的股票賣到最低限度 XDDD:「Intel was aware of the chip vulnerability when its CEO sold off $24 million in company stock」,引用的新聞是「Intel's CEO Just Sold a Lot of Stock」:

On Nov. 29, Brian Krzanich, the CEO of chip giant Intel (NASDAQ:INTC), reported several transactions in Intel stock in a Form 4 filing with the SEC.

所以十一月底的時候賣掉... 只保留 CEO 最低限額 250 張:

Those two transactions left Krzanich with exactly 250,000 shares -- the bare minimum that he's required to hold as CEO.

來看看獲利會不會被追回 XDDD

Linus (又) 不爽了... XD

看得出來 Linus 對於 Intel 的行為很不爽:「Re: Avoid speculative indirect calls in kernel」。

Please talk to management. Because I really see exactly two possibibilities:

 - Intel never intends to fix anything

OR

 - these workarounds should have a way to disable them.

Which of the two is it?

那個 possibibilities 應該是 typo,但不知道為什麼看起來很有味道 XDDD

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