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來自荷蘭的一組研究人員已經(jīng)證實，可以避開糾錯碼（ECC）保護機制來執(zhí)行Rowhammer內(nèi)存操縱攻擊。

什么是Rowhammer？

早在2015年，谷歌的Project Zero團隊就曾發(fā)現(xiàn)，可以反復(fù)對相鄰行中的存儲單元進行充電和放電，來改變單個存儲單元的值。如果攻擊者準(zhǔn)確地知道要攻擊的位置，他們就可以更改特定位置，將指令或命令注入內(nèi)存中，或是授予訪問權(quán)限以訪問包含敏感信息的受限制部分。

ECC保護機制在Rowhammer出現(xiàn)之前就已經(jīng)開發(fā)出來了，ECC代表糾錯碼，是一種內(nèi)存存儲，包含作為具有高端RAM的控制機制，通常部署在昂貴的或者關(guān)鍵任務(wù)型系統(tǒng)中。ECC內(nèi)存的工作原理是通過檢測并校正單個比特值的變化，來防止比特翻轉(zhuǎn)的情況，就像Rowhammer攻擊造成的那樣。

近日，阿姆斯特丹自由大學(xué)（The Vrije Universiteit Amsterdam）的一組研究人員表示，他們已經(jīng)開發(fā)出了一種切實可行的方法，來精確地改變服務(wù)器RAM內(nèi)存芯片中的比特，而不會觸發(fā)ECC的校正機制。這就使得他們能夠篡改數(shù)據(jù)，注入惡意代碼和命令，并更改訪問權(quán)限，以便可以竊取密碼、密鑰和其他秘密信息。

這一研究發(fā)現(xiàn)可謂意義非凡，因為雖然ECC曾被認(rèn)為是阻止Rowhammer式攻擊的可靠方法，但有人認(rèn)為從理論上可以繞過這種防御機制?，F(xiàn)在這種想法已經(jīng)得到了證實。

結(jié)果是，惡意行為者可以利用該團隊提出來的避開服務(wù)器上ECC的技術(shù)，使用Rowhammer手段從這些高價值目標(biāo)中提取信息。當(dāng)然，這些惡意行為者必須先進入他們可以在易受攻擊的機器上翻轉(zhuǎn)比特的位置，為了實現(xiàn)這一步，他們可能會使用設(shè)備上已有的惡意軟件。

神奇的數(shù)字“3”

阿姆斯特丹自由大學(xué)的研究團隊證實，ECC校驗錯誤的方式存在一個可利用的漏洞：當(dāng)一個比特被改變時，ECC系統(tǒng)會糾正該錯誤。而當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩個比特被改變時，ECC就會使程序崩潰。

但如果三個比特可以同時被改變，ECC就無法捕獲到這種改動行為。這一點是眾所周知的，不過這里的關(guān)鍵是可以證明，它能夠讓Rowhammer攻擊有機可乘。

至關(guān)重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種類似競爭條件（race condition，即兩個或多個進程讀寫某些共享數(shù)據(jù)，而最后的結(jié)果取決于進程運行的精確時序）的情況，這讓他們確信可以利用3比特翻轉(zhuǎn)技術(shù)有效地操縱RAM地址。

研究人員認(rèn)為，相比從不需要校正的地址讀取內(nèi)容，從需要糾正比特翻轉(zhuǎn)的內(nèi)存位置讀取內(nèi)容所花的時間通常來得更長。因此，實驗過程中他們依次嘗試每個比特，直到找到這樣一個可以翻轉(zhuǎn)三個易受攻擊的比特的word。最后一步是讓兩個位置的所有三個比特都不相同，并實施最后一擊，一次性翻轉(zhuǎn)所有三個比特：任務(wù)完成。

研究人員表示，他們能夠在四種不同的服務(wù)器系統(tǒng)上測試和重建漏洞：三個系統(tǒng)運行英特爾芯片，另一個系統(tǒng)使用AMD。他們拒絕透露任何特定的內(nèi)存品牌。

幸運的是，雖然攻擊很難防止，但在實際環(huán)境下也很難實現(xiàn)。阿姆斯特丹自由大學(xué)的研究團隊梳理了眾多地址以找到易受攻擊的地址，然后實際執(zhí)行Rowhammer攻擊。他們表示，在有繁雜的系統(tǒng)中，攻擊可能需要長達一周的時間才能順利實現(xiàn)攻擊。

研究人員表示，他們的研究結(jié)果不應(yīng)被視為對ECC的譴責(zé)。相反地，它應(yīng)該向系統(tǒng)管理員和安全專業(yè)人員展示ECC只是他們應(yīng)該與其他安全機制（比如優(yōu)化的硬件配置和認(rèn)真仔細(xì)的記錄及監(jiān)測等）結(jié)合使用的幾道保護層之一。

ECC無法阻止針對各種硬件組合的Rowhammer攻擊。如果比特翻轉(zhuǎn)的數(shù)字足夠大，ECC只會減慢攻擊速度。

據(jù)悉，介紹這種攻擊技術(shù)的論文題目為《利用糾正碼：關(guān)于利用ECC內(nèi)存對付Rowhammer攻擊的有效性》，并將于明年在安全與隱私研討會上正式發(fā)表。