雷電漏洞引發(fā)的危機(jī)

李垚

這些“安全級別”為零的PC

最新研究表明，英特爾的Thunderbolt端口容易受到Thunderspy的攻擊

長期以來，安全研究人員一直在警惕英特爾的Thunderbolt接口所潛在的安全問題。它提供了更快的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備的速度，部分原因是允許比其他端口更直接地訪問計算機(jī)的內(nèi)存，但這可能會導(dǎo)致安全漏洞。例如，去年一組研究人員發(fā)現(xiàn)了一系列稱為“Thunderclap”的 Thunderbolt組件中的缺陷，這些缺陷表明，惡意設(shè)備插入計算機(jī)的Thunderbolt端口可以迅速繞過其所有安全措施。

hunderspy 屬于 evil-maid 攻擊類別，這意味著它需要對設(shè)備進(jìn)行物理訪問才能對其進(jìn)行攻擊，因此與可以遠(yuǎn)程執(zhí)行的其他攻擊相比，它的利用程度較低。但是另一方面，Thunderspy 還是一種隱身攻擊，在成功執(zhí)行入侵之后，犯罪分子幾乎不會留下任何利用的痕跡

作為一種補(bǔ)救措施，這些研究人員建議用戶利用被稱為“安全級別”的Thunderbolt功能，禁止訪問不受信任的設(shè)備，或者在操作系統(tǒng)設(shè)置中完全關(guān)閉Thunderbolt，將易受攻擊的端口變成純粹的USB和顯示端口。但是魯伊滕貝格的新技術(shù)允許攻擊者甚至繞過那些安全設(shè)置，更改負(fù)責(zé)Thunderbolt端口的內(nèi)部芯片的固件，并更改其安全設(shè)置以允許訪問任何設(shè)備，而且這樣做不會創(chuàng)建任何對計算機(jī)操作系統(tǒng)可見的修改證據(jù)。

埃因霍溫科技大學(xué)密碼學(xué)教授、魯伊滕貝格的Thunderspy研究顧問說：“英特爾本意是建立一座安全堡壘，但被攻破了?！?在去年的Thunderclap研究之后，英特爾還創(chuàng)建了一種稱為內(nèi)核直接內(nèi)存訪問保護(hù)的安全機(jī)制，該機(jī)制可防止Ruytenberg的Thunderspy攻擊。但是2019年之前制造的所有計算機(jī)都缺少內(nèi)核DMA保護(hù)，并且今天仍然不是標(biāo)準(zhǔn)的。

實際上，2019年之前制造的許多Thunderbolt外設(shè)均與內(nèi)核DMA保護(hù)不兼容。在測試中，埃因霍溫研究人員沒有發(fā)現(xiàn)具有內(nèi)核DMA保護(hù)的戴爾機(jī)器，包括2019年或以后的機(jī)器，并且他們只能驗證2019年以后的HP和Lenovo型號是否使用了該機(jī)器。有趣的是，運行Apple MacOS的計算機(jī)不受影響。魯伊滕貝格還發(fā)布了一種可以確定用戶的計算機(jī)是否容易受到Thunderspy攻擊以及是否可以在計算機(jī)上啟用內(nèi)核DMA保護(hù)的工具。

成本極低的黑客攻擊手段

魯伊滕貝格說：“我分析了固件，發(fā)現(xiàn)它包含控制器的安全狀態(tài)?！?“因此，我開發(fā)了將安全狀態(tài)更改為‘無的方法。因此，基本上禁用了所有的保護(hù)機(jī)制?！?然后，攻擊者可以將設(shè)備插入Thunderbolt端口，從而更改其操作系統(tǒng)以禁用其鎖定屏幕，即使該設(shè)備正在使用全盤加密也是如此。

他說，在演示視頻中顯示的全面攻擊僅使用了價值約400美元的設(shè)備，但需要一個SPI編程器設(shè)備和一個200美元的外設(shè)，可以將其插入Thunderbolt端口以執(zhí)行繞過鎖屏的直接內(nèi)存攻擊。就像Ruytenberg使用的AKiTiO PCIe擴(kuò)展盒一樣。但他認(rèn)為，資金更充裕的黑客可以將整個安裝程序組裝到一個小型設(shè)備中，價格約為10000美元。

著名的硬件安全研究員、SR Labs的創(chuàng)始人卡爾斯滕·諾爾說，雷電確實是物理攻擊的可行方法，出現(xiàn)這樣的情況完全不會意外。他說，考慮到它需要一定程度的復(fù)雜性和對受害者機(jī)器的物理訪問，大多數(shù)家庭用戶可能不會太驚慌。盡管如此，看到英特爾的“安全級別”可以輕易被繞過，確實讓人驚訝。

如圖所示，擰開筆記本電腦的底部面板訪問Thunderbolt控制器，然后將SPI編程器設(shè)備與SOP8夾相連，該夾旨在將硬件固定在控制器的引腳上。然后， SPI程序員重寫了芯片的固件（在Ruytenberg的視頻演示中花費了兩分鐘多一點），實際上關(guān)閉了其安全設(shè)置

Thunderspy攻擊還有一種侵入性較小的版本，但是它需要訪問用戶在某個時候插入計算機(jī)的Thunderbolt外圍設(shè)備。被目標(biāo)計算機(jī)設(shè)置為“可信”的Thunderbolt設(shè)備包含一個64位代碼，可以訪問該代碼并將其從一個小工具復(fù)制到另一個小工具。這樣，甚至無需打開外殼即可繞過目標(biāo)設(shè)備的鎖定屏幕。但是，只有將Thunderbolt端口的安全設(shè)置配置為允許受信任設(shè)備的默認(rèn)設(shè)置時，該版本的Thunderspy攻擊才有效。

魯伊滕貝格三個月前與英特爾分享了他的發(fā)現(xiàn)，后者表示，正如研究人員所說，內(nèi)核DMA保護(hù)可以阻止攻擊。雖然潛在的漏洞不是新的，但研究人員使用定制的外圍設(shè)備展示了新的物理攻擊媒介。研究人員認(rèn)為該漏洞實際上是新漏洞，他們的攻擊僅使用現(xiàn)成的組件?！皩τ谒邢到y(tǒng)，我們建議您遵循標(biāo)準(zhǔn)的安全慣例。”英特爾補(bǔ)充道，“包括僅使用可信任的外圍設(shè)備和防止未經(jīng)授權(quán)對計算機(jī)進(jìn)行物理訪問。”

無法修補(bǔ)的缺陷

惠普發(fā)表的一份聲明中表示，惠普將通過“大多數(shù)支持Sure Start Gen5及更高版本的惠普商用PC和移動工作站產(chǎn)品”中的Thunderbolt端口提供針對直接內(nèi)存攻擊的保護(hù)，其中包括自2019年初以來已啟動的系統(tǒng)。該公司補(bǔ)充說：“惠普是唯一一家通過內(nèi)部卡（PCI）和Thunderbolt設(shè)備提供針對DMA攻擊的保護(hù)的計算機(jī)制造商。”

聯(lián)想表示，“正在與我們的合作伙伴一起評估這項新研究，并將酌情與客戶溝通?！?三星未回應(yīng)置評請求。戴爾在一份聲明中表示：“關(guān)注這些威脅的客戶應(yīng)遵循最佳安全做法，并避免將未知或不受信任的設(shè)備連接到PC端口?！?/p>

魯伊滕貝格指出，他發(fā)現(xiàn)的缺陷擴(kuò)展到了英特爾的硬件上，不能僅僅通過軟件更新來解決。他說：“基本上，他們將不得不重新設(shè)計硅片。”他說，偏執(zhí)的用戶可能希望在計算機(jī)的BIOS中完全禁用其Thunderbolt端口，盡管這樣做的過程對于每臺受影響的PC都會有所不同。除了在BIOS中禁用Thunderbolt之外，用戶還需要啟用硬盤加密，并在無人看管時完全關(guān)閉計算機(jī)，以得到全面保護(hù)。

當(dāng)然，多年來行業(yè)內(nèi)都發(fā)生過計算機(jī)漏洞襲擊。以固件為中心的安全公司Eclypsium，已經(jīng)演示了使用BIOS漏洞對Windows機(jī)器進(jìn)行五分鐘的物理訪問黑客攻擊，而WikiLeaks的Vault7版本包括有關(guān)CIA工具的信息，這些工具旨在通過物理訪問技術(shù)來入侵Mac的固件。

但是這兩種攻擊都是基于可以修補(bǔ)的漏洞，CIA的攻擊在2017年泄露的消息被阻止。另一方面，Thunderspy對于數(shù)百萬臺計算機(jī)來說既未修補(bǔ)也無法修補(bǔ)。這些計算機(jī)的所有者現(xiàn)在可能需要升級到具有已安裝內(nèi)核DMA保護(hù)的機(jī)型，但市場上還有龐大未更新的機(jī)型處于危險狀態(tài)之中，此漏洞還會影響到未來的USB 4和Thunderbolt 4等標(biāo)準(zhǔn)，最終需要對芯片進(jìn)行重新設(shè)計。