BlackHat 2018 | 解锁上帝模式：威盛X86 CPU中的硬件后门

前言

在Black Hat 2018大会上，著名的硬件安全专家Christopher Domas展示了他如何找到多款不同型号CPU中可能存在的后门。

Black Hat 2018是安全领域顶尖好手集聚一堂的地方，发言人没有点东西压根吸引不了与会者的注意。所以在演讲中能够收获数百人的掌声，已经算是很成功了。 而Christopher Domas在Black Hat 2018大会上的演讲，开场不到五分钟大家的掌声就一浪接着一浪，他带了的议题是“如何打破现代CPU安全机制——特权层保护模型（ring-privilege model） 。

漏洞解析

在硬件中，不同类型的指令被分配为不同的”特权层（Ring）”，应用属于第3层（Ring3），而系统内核就处于第0层（Ring0）。

Christopher的研究对象是基于x86架构的威盛C3处理器，该处理器是由台湾VIA Technologies Inc于2001年至2003年间生产和销售的CPU，这款产品多用于自动售货机、智能信息亭、ATM、游戏设备、医用设备和工业自动化设备等领域。

在演示中，Christopher将原本属于Ring3的应用指令提权至Ring0层，比大多数安全软件所拥有的运行权限更高，以此绕过当今反恶意软件和硬件控制系统所使用的绝大多数技术。

这个后门机制来源于C3主处理器核心旁隐藏的RISC协处理器，被Christopher称为Rosenbridge。通过使用启动指令（.byte 0x0f，0x3f），他可以翻转一个寄存器控制位，启用协处理器，该处理器不会继承C3芯片的相同安全保护机制。发送到该协处理器的任何指令都在Ring0层运行，而不是在Ring3层运行。

Christopher在VIA C3 Nehemiah芯片中发现了这种可以解锁“上帝模式”机制，他表示所有其他C3芯片组也采用类似的机制。

专家质疑

在Twitter和Reddit等社交媒体网站上，有几位硬件专家对Christopher的研究成果提出了异议，认为Rosenbridge可能不是真正的后门，因为2004年9月威盛就在其官方文档中提供了相关信息。

据该文档所示，隐藏该RISC协处理器的目的是提供“备用指令集”，为硬件供应商（OEM）提供对CPU的更多控制。这个备用指令集包括一组扩展的整数、MMX、浮点和3DNow！指令，以及x86指令架构上的附加寄存器和一些更强大的指令形式。该文档还特别指出附加指令集专门用于测试、调试或其他特殊条件，因此不会提供“一般用法”。

作者释疑

Christopher表示上述几位专家的看法是合理的。想利用Rosenbridge做一些坏事没有那么容易，它需要内核级的访问才能启用，就怕某些情况下它是默认启用的，这样一来就允许任何非特权代码修改内核，只需将特制的指令发送到RISC处理器，这些处理器即可读取并执行。

Christopher还在GitHub上发布了一系列工具，包括用于识别VIA C3 x86 CPU是否包含Rosenbridge“后门”机制的工具，还支持将其关闭以防止任何可能滥用行为。

针对威盛C3芯片的研究不是Christopher在x86芯片组安全性方面的首次尝试。三年前，在Black Hat 2015大会上，他还详细介绍了一种类似的方法，通过系统管理模式（SMM）功能提升x86 CPU中恶意代码的运行权限，英特尔和基于AMD x86的处理器均受到了影响。

*参考来源： Bleeping Computer，Freddy编译整理，转载自 FreeBuf.COM。