Spectre ha estado atormentando la seguridad de las CPU desde 2018, y los investigadores del MIT han encontrado ahora otra forma de hacer que se comporte mal. El nuevo ataque TONTOU puede eludir algunas de las defensas que Intel y AMD han añadido a lo largo de los años al aprovechar una pequeña brecha en cómo funcionan esas protecciones. La investigación proviene de Daniël Trujillo y Mengjia Yan del Laboratorio de Informática e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT. Sus hallazgos muestran que, incluso después de que un procesador borre o aísle la información utilizada por su predictor de ramas, puede haber una breve ventana antes de que esa información se utilice realmente. TONTOU, abreviatura de Time-of-Neutralization to Time-of-Use, ataca precisamente esa brecha.
El pequeño hueco que explota TONTOU
Para entender a TONTOU, ayuda entender qué hace posibles los ataques de los Espectros en primer lugar. Las CPUs modernas usan ejecución especulativa para predecir qué hará el software a continuación y empezar a trabajar con antelación. Cuando esa predicción resulta ser errónea, el procesador descarta el resultado, pero los rastros de esa actividad pueden permanecer dentro de la CPU y potencialmente filtrar información a través de canales laterales.
Tras la aparición de Spectre, los fabricantes de chips introdujeron defensas diseñadas para limpiar o aislar el predictor de desviaciones del procesador, lo que ayuda a la CPU a adivinar dónde se ejecutará el código a continuación. La idea es sencilla: eliminar cualquier cosa que un atacante haya plantado antes de que se ejecute código sensible. El problema, según los investigadores del MIT, es que la limpieza y el momento en que se utiliza realmente la maquinaria de predicción no pueden ocurrir exactamente al mismo tiempo, dejando una diminuta «ventana post-neutralización». TONTOU ataca ese hueco inyectando una interrupción cuidadosamente cronometrada y envenenando de nuevo el predictor.
Los investigadores probaron TONTOU en Intel Cascade Lake Refresh y Arrow Lake, así como en procesadores AMD Zen 2 y Zen 4, y pudieron activar las predicciones erróneas necesarias de ramificación en ambas plataformas. La defensa Safe RET de AMD deja una ventana particularmente pequeña, con solo dos instrucciones de ancho y que normalmente dura decenas de nanosegundos, pero los investigadores aún lograron alcanzarla manipulando el tiempo del procesador. Su técnica, llamada inyección de interrupciones, básicamente programa interrupciones de temporizador de alta frecuencia e intenta aterrizar una dentro de esa ventana, permitiendo al atacante envenenar estructuras como el búfer de retorno de pila (RSB) o el búfer de historial de desviación (BHB).
Y sí, puede filtrar datos protegidos
Esto no es puramente teórico. En un sistema AMD Zen 2 que ejecutaba un núcleo estándar de Linux, los investigadores construyeron un exploit completo de extremo a extremo que rompió la aleatorización de disposición del espacio de direcciones del kernel (KASLR) de Linux en los 10 intentos. También pudieron localizar y filtrar /etc/shadow, que contiene hashes de contraseñas root, en cinco de esas ejecuciones. Sin embargo, el ataque no es precisamente un demonio de la velocidad: el MIT midió la velocidad de lectura de memoria protegida en aproximadamente cinco bytes por segundo, mientras que The Register informa que cada intento completo de exploit duraba unos 18 minutos y requería condiciones específicas de software en Intel.
En otras palabras, TONTOU es un ataque sofisticado que demuestra una debilidad real, pero no es algo que un malware común pueda lanzar a la ligera contra un PC cualquiera.
La buena noticia es que esto no es un día cero sin parches esperando a comerte el PC. Trujillo y Yan notificaron a AMD e Intel en febrero, y a los mantenedores del kernel Linux en marzo. Posteriormente, AMD lanzó un parche del kernel que mitiga el ataque, por lo que mantener Linux actualizado es especialmente importante. Intel, por su parte, dijo a los investigadores que no planea mitigaciones adicionales, argumentando que la explotación en el mundo real depende de demasiados factores, incluida la disponibilidad de dispositivos de divulgación adecuados. Sin embargo, Intel concedió a los investigadores un pago por bug-bounty.
La conclusión principal es menos «tu PC Intel o AMD está a punto de ser hackeado» y más bien que los ataques al estilo Spectre siguen siendo un problema persistente a nivel de hardware. TONTOU demuestra que incluso defensas cuidadosamente diseñadas pueden dejar ventanas diminutas que los investigadores podrían eventualmente encontrar la manera de explotar. Para la mayoría de los usuarios de escritorio, esto no es una razón inmediata para entrar en pánico. Pero para sistemas compartidos, infraestructura en la nube y entornos multi-inquilino donde el código no confiable se ejecuta junto con otras cargas de trabajo, la investigación es un recordatorio útil de que la saga de Spectre está lejos de terminar.
