SEV फ़र्मवेयर भेद्यता

इस रिपॉज़िटरी में SEV फ़र्मवेयर की एक भेद्यता के लिए शोषण (exploit) मौजूद है। यह शोषण SEV-SNP गेस्ट को डीकमीशन किए जाने के बाद उसकी मनमानी मेमोरी को डिक्रिप्ट करने की अनुमति देता है।

परीक्षण संस्करण 1.55.16 (लेखन के समय नवीनतम) पर किया गया है।

मूल कारण

snp_reclaim_buffer बिना शर्त RMP परिवर्तनों को वापस लिखने का प्रयास करता है, भले ही पता RMP द्वारा कवर न किया गया हो। यदि address RMP द्वारा कवर नहीं है, तो RMP एंट्री के लिए पता page_rmp_paddr कभी ठीक से आरंभ (initialize) नहीं होता और अपने प्रारंभिक मान 0 पर ही रहता है। परिणामस्वरूप फ़र्मवेयर RMP एंट्री में हुए परिवर्तनों को पते 0 पर वापस लिखने का प्रयास करता है। यह खराब है क्योंकि पता 0 RMP द्वारा कवर किया जाता है और अतिरिक्त जाँचों के बिना उस पर लिखना नहीं चाहिए। यदि address RMP-आच्छादित क्षेत्र के बाहर है, तो page_rmp_entry कभी ठीक से आरंभ नहीं होता और उसमें स्टैक से कचरा मेमोरी होती है। यह कचरा मेमोरी व्यवहार में स्थिर रहती है।

वास्तव में इसी कोड पैटर्न के बारे में चेतावनी देने वाली एक टिप्पणी है, और इसीलिए मुझे आश्चर्य नहीं होगा अगर इसकी रिपोर्ट करने वाला मैं पहला व्यक्ति नहीं हूँ।

snp_reclaim_buffer को SEV रिंग बफ़र के स्टेटस पेज के पते के साथ कॉल किया जाता है, जब हाइपरवाइज़र रिंग बफ़र मोड से बाहर निकलने का अनुरोध करता है। यह पता हमलावर-नियंत्रित होता है। इस पते के लिए कुछ जाँचें हैं, लेकिन डिफ़ॉल्ट पेज (यानी RMP-आच्छादित क्षेत्र के बाहर के पेज) स्पष्ट रूप से अनुमत हैं।

शोषण

हम पते 0 पर एक गेस्ट कॉन्टेक्स्ट पेज रखकर इस लेखन का शोषण कर सकते हैं। सुविधाजनक रूप से, गेस्ट कॉन्टेक्स्ट पेज का पहला फ़ील्ड UMC key seed होता है, जिसका आकार RMP एंट्री के समान ही होता है (दोनों 16 बाइट्स के होते हैं)। फ़र्मवेयर को पते 0 पर परिवर्तन वापस लिखने के लिए धोखा देकर हम UMC key seed को दूषित कर सकते हैं। जो अनारंभित RMP एंट्री लिखी जाती है वह हमेशा समान होती है, इसलिए दूषित UMC key seed भी हमेशा लगभग समान होगा: RMP एंट्री में सबपेज काउंट (9 बिट्स) नहीं लिखा जाता, लेकिन अन्य सभी फ़ील्ड लिखे जाते हैं। बार-बार नए गेस्ट कॉन्टेक्स्ट पेज बनाकर—जिनमें हर बार अलग यादृच्छिक प्रारंभिक सबपेज काउंट होता है—हम अंततः समान UMC key seed वाले कई गेस्ट बना सकते हैं।

भेद्यता का शोषण करने के लिए हम निम्नलिखित चरणों का पालन कर सकते हैं:

1. पीड़ित गेस्ट के लिए पते 0 पर एक गेस्ट कॉन्टेक्स्ट पेज बनाएँ।
2. भेद्यता का उपयोग करके पीड़ित गेस्ट के UMC key seed को दूषित करें।
3. पीड़ित गेस्ट कॉन्टेक्स्ट पेज को सक्रिय करें, और पीड़ित गेस्ट को लॉन्च व चलाएँ।
4. पीड़ित गेस्ट को डीकमीशन करें।
5. हमलावर गेस्ट के लिए पते 0 पर एक गेस्ट कॉन्टेक्स्ट पेज बनाएँ।
6. भेद्यता का उपयोग करके हमलावर गेस्ट के UMC key seed को दूषित करें। 9 बिट्स को छोड़कर बाकी सब पीड़ित गेस्ट से मेल खाने की गारंटी है।
7. यदि हमलावर गेस्ट का UMC key seed पीड़ित गेस्ट से मेल खाता है तो आगे बढ़ें, अन्यथा चरण 5 पर जाएँ।
8. हमलावर गेस्ट कॉन्टेक्स्ट पेज को सक्रिय करें और डीबग फ़्लैग सक्षम करके लॉन्च करें।
9. पीड़ित गेस्ट की मेमोरी को हमलावर गेस्ट को सौंपें।
10. हमलावर गेस्ट के कॉन्टेक्स्ट पेज का उपयोग करके पीड़ित गेस्ट की मेमोरी को डिक्रिप्ट करने के लिए SNP_DBG_ENCRYPT कमांड का उपयोग करें। यह सफल होगा क्योंकि पीड़ित गेस्ट और हमलावर गेस्ट एक ही UMC key seed साझा करते हैं।

प्रभाव

इस तथ्य के कारण कि हम गेस्ट के डीकमीशन के बाद ही मेमोरी डिक्रिप्ट कर सकते हैं, नकली अटेस्टेशन रिपोर्ट बनाना संभव नहीं है, भले ही हमारे पास गेस्ट के रहस्यों तक पहुँच हो। हम नकली अटेस्टेशन रिपोर्ट तभी बना सकते हैं जब गेस्ट को डीकमीशन किए जाने से पहले किसी अन्य होस्ट पर माइग्रेट किया गया हो: इस स्थिति में डीकमीशन किए गए गेस्ट के रहस्य (यानी VMPCKs) नई माइग्रेटेड इंस्टेंस पर भी काम करेंगे।

व्यवहार में, हालाँकि, कई एप्लिकेशन अन्य संवेदनशील जानकारी (यानी निजी कुंजियाँ, डिस्क एन्क्रिप्शन कुंजियाँ) संग्रहीत करते हैं जिन्हें इस शोषण का उपयोग करके लीक किया जा सकता है।

शमन (Mitigation)

RMP एंट्री को केवल तभी वापस लिखा जाना चाहिए जब पेज डिफ़ॉल्ट स्थिति में न हो।

PoC उपयोग

1. BIOS में RMP-आच्छादित क्षेत्र को 64GiB (0x10000 1-MiB पेज) में बदलें। यदि आपका सिस्टम यह समर्थन नहीं करता है, तो Linux पैच को तदनुसार समायोजित करना होगा। PoC का परीक्षण 128GiB मेमोरी वाले सिस्टम पर किया गया है।
2. linux-patches फ़ोल्डर में मौजूद पैच को https://github.com/AMDESE/linux/commits/snp-host-v10 की नवीनतम कमिट पर लागू करें। कर्नेल को बिल्ड, इंस्टॉल और बूट करें।
3. एक पीड़ित SEV-SNP गेस्ट लॉन्च करें।
4. गेस्ट के चालू रहते हुए, (एन्क्रिप्टेड) UMC key seed प्राप्त करें।
   root@kitploit:~

   root@server:~# hexdump -ve '16/1 "%.2x" "\n"' -n 16 /dev/mem
   118402003190020000d0150701000000
   

5. पीड़ित गेस्ट को रोकें।
6. लॉन्च के दौरान बनाए गए सीक्रेट पेज का स्थान खोजने के लिए कर्नेल लॉग देखें।
   root@kitploit:~

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

7. ccp, kvm और kvm_and कर्नेल मॉड्यूल को पुनः लोड करें:
   root@kitploit:~

   root@server:~# rmmod kvm_amd kvm ccp && modprobe kvm_amd
   

   Linux पैच RMP को गड़बड़ कर देते हैं, और यह RMP को फिर से आरंभ करता है।
8. PoC चलाएँ।
   root@kitploit:~

   root@server:~/firmware-vuln-poc# cargo run -- --umc-key-seed 118402003190020000d0150701000000 --pfn 0x171a24 
       Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.03s
   Creating VM with identical UMC key seed
   [11, 84, 02, 00, 31, 90, 02, 00, 00, d0, 15, 07, 01, 00, 00, 00]
   Raw page:
   000: 0300000000000000110fa0000000000000000000000000000000000082837143
   020: a41875b10f682aa819bc3a4e6a58d1ffa118d9ac5e6842db09d5b8c8834dc896
   040: a35f68f0f4d3d193d423a17072699d2091c6c85e9f9add3a0a4a2ed773844cfa
   060: 52667d5345db42dfafdbd77f578a21ebaa6c840d70b02bde02f264f8a774351c
   080: 17aedc1fca84e0f682ffd9b4f9da53f8c5372d224d481614d0205ee3413427a8
   0a0: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
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   ध्यान दें कि सीक्रेट पेजों में कुछ खास नहीं है; इस शोषण का उपयोग सामान्य पेजों को डिक्रिप्ट करने के लिए भी किया जा सकता है। PoC में सीक्रेट पेजों का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि उनकी सामग्री बहुत पहचानने योग्य होती है, जिससे यह देखना आसान हो जाता है कि पीड़ित गेस्ट की मेमोरी का डिक्रिप्शन सफल रहा है।