Unterstützung der Rowhammer-Forschung zum Schutz des DRAM-Ökosystems
Rowhammer ist eine Hardware-Schwachstelle in DRAM, bei der wiederholter Zugriff auf eine Speicherzeile Daten in benachbarten Zeilen beschädigen kann. Dies kann für unbefugten Zugriff, Privilegienerweiterung oder Denial-of-Service ausgenutzt werden. Obwohl Abhilfemaßnahmen wie ECC und Target Row Refresh (TRR) existieren, ist ihre Wirksamkeit gegen hochentwickelte Angreifer fraglich. Google hat die Forschung unterstützt und Testplattformen entwickelt, um DDR5-Speicher zu analysieren und neue Angriffe zu entdecken. Rowhammer nutzt die Notwendigkeit von DRAM für periodische Aktualisierungszyklen zur Datenaufrechterhaltung aus, und aggressiver Zugriff kann Bit-Flips verursachen. Angreifer können dies ausnutzen, indem sie Bit-Flips auslösen und das System zwingen, diese beschädigten Seiten zu verwenden. Frühere Forschungen haben Rowhammer-Angriffe von Software aus demonstriert, was es zu einem Problem für Multi-Tenant-Umgebungen wie die Cloud macht. Target Row Refresh (TRR) versucht dies zu mildern, indem Opferzeilen aktualisiert werden, wenn benachbarte Angreiferzeilen häufig aufgerufen werden. Angriffe wie TRRespass haben jedoch gezeigt, dass TRR umgangen werden kann. Google arbeitete an PRAC, einer neuen Abhilfemaßnahme, die Speicherzeilenaktivierungen deterministisch verfolgt. Aktuelle DDR5-Systeme verlassen sich oft auf probabilistische Maßnahmen wie ECC und erweitertes TRR, deren Wirksamkeit gegen neue Angriffe unklar war. Die Bewertung von Rowhammer erfordert das Verständnis, wie Abhilfemaßnahmen funktionieren, wie Softwarezugriffe in Befehle auf niedriger Ebene übersetzt werden und welche Rolle hostseitige Abhilfemaßnahmen spielen. Reverse-Engineering proprietärer DRAM-Mechanismen und die Analyse des DDR-Datenverkehrs erfordern spezielle Testplattformen. Google hat sich mit Antmicro zusammengetan, um Open-Source-FPGA-basierte Rowhammer-Testplattformen für RDIMMs und SO-DIMMs zu erstellen. Mit diesen Plattformen entwickelten Forscher benutzerdefinierte Angriffsmuster, die erweitertes TRR auf DDR5 umgingen, was zur ersten Rowhammer-Privilegienerweiterung auf einem Produktions-Desktop führte. Aktuelle Abhilfemaßnahmen sind unzureichend, da probabilistische Gegenmaßnahmen nicht genügend Entropie aufweisen und ECC nicht als Sicherheitsmaßnahme konzipiert ist. Speicherverschlüsselung ohne Integritätsprüfungen ist ebenfalls keine praktikable Verteidigung. Google arbeitet weiterhin an der Verbesserung der Gegenmaßnahmen und arbeitet mit Partnern zusammen, um die Analyse und das Testen zu verbessern und die Ergebnisse mit dem breiteren Ökosystem zu teilen.