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网络安全之DDR4抵御Rowhammer攻击防护措施有限
摘要：DDR4抵御RowhammerRowhammer攻击的防护仍然不足。当前方案适用于已知Rowhammer变体，但仍然有可能利用。新发现表明，内存位翻转可在许多设备上运行，包括Google，三星和OnePlus的流行智能手机。
DDR4抵御RowhammerRowhammer攻击的防护仍然不足。当前方案适用于已知Rowhammer变体，但仍然有可能利用。新发现表明，内存位翻转可在许多设备上运行，包括Google，三星和OnePlus的流行智能手机。
Rowhammer风险
这种攻击通过利用动态随机存取存储器（DRAM）中可用存储单元的紧密接近来起作用。
通过对一行执行足够的读取和写入操作，可以将相邻数据位的值从1更改为0，反之亦然（位翻转）。当前攻击的一种变体最多可访问两个内存行（称为攻击者）。
此更改可能导致拒绝服务条件，增加计算机特权，甚至允许劫持系统。随着时间的流逝，事实证明，Rowham
mer攻击是通过破坏Linux内核，破坏云隔离，根移动设备，控制Web浏览器，通过网络定位服务器应用程序或提取存储在RAM中的敏感信息来实现的。
到目前为止，最好的防御方法称为“目标行刷新”（TRR），它消除了Rowhammer攻击的风险。但是由于技术保护，关于TRR如何工作以及每个供应商/制造商如何部署TRR的信息很少。
VUSec（VU Amsterdam的系统和网络安全组织）的研究人员表示，与普遍的看法相反，TRR并不是单一的缓解机制。这是一个通用术语，用于在不同级别的硬件堆栈上定义多个解决方案，这意味着制造商已采用不同的方法来实现相同的结果。
目前，VUSec已测试了所有已知的Rowhammer变体，并测试了一批启用TRR的42个DDR4模块。结果没有发生位翻转，表明防御措施对已知攻击有效。来自不同供应商的DRAM芯片中有多种TRR实现方法，并且每个芯片的易受攻击单元以不同的方式分布。
TRRespass-Rowfuzzer
在提供SoftMC（基于FPGA的基础架构）的苏黎世ETH研究人员的帮助下，VUSec对DRAM芯片进行了试验，并了解了其内部操作。
实验表明，当熟悉缓解措施时，容易发生翻转。此外，他们还注意到，由于允许的行激活次数不同，DDR4芯片上的漏洞比DDR3上的漏洞更为严重（后者具有更高的漏洞数）。
他们发现，当前的TRR跟踪攻击者仅能攻击有限数量的攻击线，其中两个是当前演示的攻击中使用最多的攻击线。
缓解措施显然不能同时保留所有访问行的信息，因为这将需要大量额外的内存并且不会刷新所有受害者。
因此，他们继续进行实验。通过对SoftMC的最新研究，VUSec创建了一个名为TRResspass的模糊工具，以识别现代系统上可识别TRR的RowHammer访问模式。
尽管模糊测试是软件测试中的一种常见技术，但我们实现了第一个模糊器以触发DRAM中的Rowhammer变体。
TRResspass是开源的，通过在DRAM中的各个位置重复选择随机行来工作。研究人员已经开发了一个更广泛的类别，他们称之为“多面Rowhammer”。
TRResspass恢复了启用TRR保护的42个内存模块中的13个的有效访问模式。
他们强调，TRResspass引起位翻转的所有模块都至少受到两种锤击模式的影响。同样，模式从一个模块到另一个模块也有所不同。
在13部智能手机的低功耗DDR4模块上使模糊器工作，使其成功找到了导致5种型号发生位翻转的Rowhammer模式：Google Pixel，Google Pixel 3，LG G7 ThinQ，OnePlus 7和Samsung Galaxy S10e（G970F/DS）。
尽管通过调整攻击没有提高效率，但是使用更复杂的模式利用漏洞产生了令人印象深刻的结果：
获得内核许可所需的最长时间为3小时15分钟，而最短时间为2.3秒。他们能够在39分钟内从受信任的RSA-2048密钥伪造签名（在其他芯片上可能需要一分钟以上的时间）。
只需一个内存模块即可绕过sudo权限检查，并且花费了54分钟。
在2019年11月，VUSec披露了新的Rowhammer攻击，但新的缓解措施实施起来并不容易，部署需要一些时间。
最后，VUSec表示，没有完全可靠的解决方案来应对Rowhammer，诸如ECC之类的权宜之计或使用超过1倍的内存刷新率都没有效果。DDR4内存仍在Rowhammer的阴影中。
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