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[核心技术] 新型处理器预测机制攻击可绕过防御

发布于:2026-08-27 22:00 最后更新:2026-08-29 12:04
#algorithm #Open Source #Cryptographic

现代处理器通过分支预测提升速度。预测错误会留下微小痕迹,Spectre 等漏洞利用这些痕迹读取机密。MIT CSAIL 的 Daniël Trujillo 与 Mengjia Yan 发现多数防御依赖“在使用预测单元前立即清除”这一假设,但清除与使用之间必然存在指令间隙,间隙即使只有几条指令,也足以被攻击者再次污染。研究者将此类攻击命名为 TONTOU

他们利用中断注入(interrupt injection)在间隙内插入代码。通过高精度定时器触发硬件或网络中断,使处理器在错误的时刻执行中断处理程序,从而重新写入预测单元。实验覆盖四代 Intel 与 AMD 处理器,均成功触发错误预测。对 Intel,攻击绕过了旧版软件防护和新版硅层防护;对 AMD,攻击突破了 saferet 防护,仅需在两条指令宽的窗口内放慢处理器即可命中。

在 AMD 上,研究团队实现了完整利用:先绕过 OS 地址随机化防护,随后以约 5 B/s 的速度读取受保护内存,足以在数次尝试中复制 /etc/shadow。论文建议在中断结束后再次清除预测单元,这在 AMD 可行,但在 Intel 可能适得其反,因为攻击依赖的是中断留下的“一致状态”。阻止窗口期间的中断会导致显著性能损失。

MIT 已在二月向 AMD 与 Intel 报告,三月与 Linux 内核维护者沟通。AMD 随后发布补丁,用户通过系统更新即可获得缓解。代码已公开,研究得到美国空军科研局、DARPA JUMP 2.0 等资助,并在 Black Hat USA 与 USENIX Security 会议上展示。

博主点评:TONTOU 攻击提醒我们,硬件安全的时序细节常被忽视,防御设计必须考虑微秒级的竞争窗口,否则即使是看似完整的清除机制也可能被巧妙利用。

原文链接: https://news.mit.edu/2026/new-type-of-attack-can-slip-past-computer-processor-defenses-0827

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