Dramatische Schwachstelle in Intel-Prozessoren gefunden

Nach Spectre, Meltdown und Zombieload erschüttert erneut eine  Schwachstelle in modernen Prozessoren die Datensicherheit von Nutzer:innen. ÆPIC ist dabei eine der ersten entdeckten CPU Sicherheitslücken, über die sensible Daten wie Passwörter direkt aus  einem Zwischenspeicher ausgelesen werden können.

Angreifer:innen  müssen keine aufwendige Umwege über Seitenkanäle machen. Intel  stellt ab heute wichtige Updates für betroffene Geräte bereit, um diese  Lücke zu schließen.   „Wir konnten es erst gar nicht glauben, was wir da entdeckt haben“, sagt  Dr. Michael Schwarz. Der CISPA Faculty hat zusammen mit einem  internationalen Forschungsteam erneut eine Prozessor-Sicherheitslücke  gefunden, die den Hersteller Intel zu schnellem Handeln zwingt. „Haben  wir bisher die größten Sicherheitsprobleme in der internen, kaum  dokumentierten Implementation (Mikroarchitektur) der Prozessoren  vermutet, zeigt sich jetzt, dass ganz ähnliche Fehlerquellen auch auf der  gut dokumentierten Architekturebene der Prozessoren zu finden sind.“  

Die neue Sicherheitslücke wurde auf den Namen ÆPIC getauft, da sie über  eine Funktion des sogenannten APICs (Advanced Programmable Interrupt  Controller) ausgenutzt werden kann. APIC ist ein Steuerelement in  Prozessoren, das schon seit Jahrzehnten zum Einsatz kommt. APICs  Hauptaufgabe ist es, in Prozessoren mit mehreren Kernen zu regeln,  welcher Kern seine Rechenprozesse unterbrechen muss, falls eine neue  Anfrage – zum Beispiel durch eine Nutzer:innen-Eingabe – reinkommt. Der  Prozessor kann mit dem APIC kommunizieren, um ihn zu konfigurieren  und Informationen abzufragen. Die Kommunikation zwischen dem Prozessor und dem APIC erfolgt über die sogenannte Superqueue. Die  Superqeue ist ein Zwischenspeicher, der auch für die Datenübertragung  vom Arbeitsspeicher (RAM) über bestimmte Datencaches zum Prozessor  verwendet wird. Im Gegensatz zum Transfer von Daten aus dem  Arbeitsspeicher, wird bei der Kommunikation mit dem APIC allerdings nur  ein kleiner Teil der Superqueue verwendet.

„Wir haben entdeckt, dass APIC beim Einstellen der Informationen in die  Superqueue nicht wie gedacht, alle älteren Daten in der Superqueue  löscht. Die Informationen überschreiben aber nur einen kleinen Teil der  Daten. Ältere Daten bleiben bestehen und die CPU kann auch ohne  entsprechende Berechtigung darauf zugreifen“, erklärt Schwarz.  Besonders problematisch ist, dass dies auch für hochsensible Daten gilt,  die in besonders geschützten Speicherbereichen abgelegt werden. „Wir  konnten auch die kryptografischen Schlüssel von Intel, die für den Zugriff  auf diese geschützten Bereiche gebraucht werden, auf diesem Weg  erhalten“, erklärt der Forscher. 

Nachweislich betroffen sind alle aktuellen Sunny-Cove-basierten Intel CPUs wie Ice Lake und Alder Lake, die in den Jahren 2019 bis 2021 auf den  Markt gekommen sind. „Aber möglicherweise existiert diese Lücke auch in  anderen Prozessoren, wir konnten aber nicht alle testen.“ Der Prozessorhersteller Intel hat auf das neuerliche Datenleck mit der  Veröffentlichung wichtiger Updates reagiert, die die Nutzer:innen  schnellstmöglich installieren sollten.  

Dr. Michael Schwarz war in der Vergangenheit unter anderem an der  Entdeckung der Prozessor-Schwachstellen Meltdown, Spectre, LVI und  Zombieload beteiligt. Während sich Meltdown hardwareseitig beheben  ließ, halten Spectre-Schwachstellen Forscher:innen und Hersteller:innen  noch immer auf Trab. „Diese Sicherheitslücken auszunutzen, erfordert aber  in der Regel einiges an Know-How und ist komplex, da Daten nur über  sogenannte Seitenkanäle gestohlen werden können. Mit Seitenkanälen  sind Informationen gemeint, die der Prozessor unfreiwillig bei der  Verarbeitung preisgibt, wie etwa elektromagnetische Abstrahlung,  Wärmeentwicklung oder Verarbeitungszeiten. Diese Infos lassen dann  Rückschlüsse auf Daten zu. ÆPIC auszunutzen, ist weit weniger komplex.  Dass das bisher niemandem aufgefallen ist, wundert uns sehr“, sagt  Michael Schwarz. Beteiligt an der Entdeckung von ÆPIC waren neben  Pietro Borrello von der Sapienza University of Rome , Andreas Kogler,  Daniel Gruss und Martin Schwarzl von der Technischen Universität Graz  sowie Moritz Lipp von Amazon Web Services.  

Ob und welchem Ausmaß die Sicherheitslücke bislang ausgenutzt wurde,  können die Forscher nicht sagen. Zusammen mit seinen Kollegen will  Schwarz künftig die Architektur von Prozessoren weiter systematisch auf  Schwachstellen untersuchen, die Parallelen zu bereits bekannten  softwareseitigen Lücken aufweisen.

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