英特爾CPU爆LVI漏洞,修復後性能大跌77%

在過去的幾周內,intel 和 AMD 分別被爆出 CSME 漏洞以及 L1D Way Predictor 緩存預測漏洞,然後又在不久前,安全研究人員再次發現 intel 處理器存在一個名為 LVI ( Load Value Injection ) 的漏洞,攻擊者可通過該漏洞竊取 intel SGX (Software Guard eXtensions) 中儲存的秘密信息,英特爾表示只要關閉超線程就能迴避這個漏洞,而且也提供了修復漏洞的更新,不過更新或許會造成處理器性能大幅下降,經實測最高甚至下跌了77%。


英特爾CPU爆LVI漏洞,修復後性能大跌77%


LVI 與最初被發現的 Meltdown 和 Spectre 等漏洞類似,都屬於瞬態執行漏洞 (Transient-Execution),源自於一項名為 Speculative Execution 的預測執行技術,早在 2018 年就被發現類似的漏洞,之後 ZombieLoad、RIDL、Fallout 以及 Foreshadow 等攻擊也開始出現,其中 Foreshadow 也會對 Intel 的 SGX ( Software Guard Extensions ) 造成影響。


英特爾CPU爆LVI漏洞,修復後性能大跌77%


類似於其它的瞬態執行漏洞,LVI 只能緩解無法徹底修復,SGX 是 intel CPU 指令集的架構擴展,能在內存中分配一個隔離的安全區(enclave),用於區分及確保加密數據不被洩露或篡改,是一種非對稱保護,操作系統以及應用程序不能存取安全區(enclave)的數據,但安全區可以存取外部的虛擬空間。


英特爾CPU爆LVI漏洞,修復後性能大跌77%


SGX 採用了強加密以及硬件級的隔離方式,可確保數據以及程序代碼的機密性,防止被篡改,SGX 的設計初衷是為了應用程序以及程序代碼就算在操作系統、虛擬機管理程序甚至是 BIOS 固件被劫持的情況下仍能確保安全。


英特爾CPU爆LVI漏洞,修復後性能大跌77%


新發現的 LVI 安全漏洞波及範圍很廣,包括 Sandy Bridge 架構的二代 Core 處理器及以來的大部分產品,只有 Cascade Lake 二代至強可擴展處理器 、Coffee Lake 九代酷睿、Comet Lake 十代酷睿部份免疫,ice lake 則不受影響。


英特爾CPU爆LVI漏洞,修復後性能大跌77%


據瞭解,新的 lvi 漏洞比以前的漏洞更難緩解,因為會對內存訪問造成影響,與之前的 熔斷 漏洞不同,lvi 無法在現有的處理器徹底緩解,只能通過軟件修復,但代價非常高,修復後大幅降低 Intel SGX 安全區運算性能,所以將會對系統性能造成極大影響。

為了看清修復後的影響,外媒 Phoronix 用了一顆 Intel Xeon E3-1275 v6 (kaby lake架構)處理器進行了測試,在 Linux 環境下分別測試了未更新與更新對比,測試包括,分支預測前載入 LFENCE、RET 指令前載入 LFENCE、載入後執行 LFENCE 以及同時載入 LFENCE/RET/ 分支預測等的測試。

根據測試,在分支預測和 RET 指令前載入 LFENCE 影響減少,性能損失不到 10%,不過,在每個加載指令或所有三個彙編程式選項之後再載入 LFENCE 則會大幅影響處理器的性,最多的跌了 77%。

英特爾CPU爆LVI漏洞,修復後性能大跌77%


好在這個漏洞對普通用戶影響不大,因為主流消費級處理器很少會用到 SGX 保護機制,倒是企業級的處理器會經常用到 SGX 以及虛擬化,所以使用 intel 企業級處理器的用戶要多加小心。

英特爾CPU爆LVI漏洞,修復後性能大跌77%

(圖源:HKEPC)


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