SEV 固件漏洞

此仓库包含针对 SEV 固件中一个漏洞的利用程序。该利用程序允许在 SEV-SNP 客户机关闭后解密其任意内存。

已在 1.55.16 版本上测试（目前最新版）。

根因

snp_reclaim_buffer 无条件地尝试写回 RMP 更改，即使地址不在 RMP 覆盖范围内。如果 address 不在 RMP 覆盖范围内，RMP 条目 page_rmp_paddr 的地址永远不会被正确初始化，并保持其初始值 0。因此固件尝试将 RMP 条目的更改写回地址 0。这很糟糕，因为地址 0 在 RMP 覆盖范围内，不应该在没有更多检查的情况下被写入。如果 address 在 RMP 覆盖区域之外，page_rmp_entry 从未被正确初始化，并包含来自栈的垃圾内存。这个垃圾内存在实践中是恒定的。

有一个注释正是警告这种代码模式，这也是为什么如果我不是第一个报告此问题的人，我也不会感到惊讶。

当管理程序请求退出环形缓冲区模式时，snp_reclaim_buffer 被调用，传入 SEV 环形缓冲区的状态页地址。该地址是攻击者可控的。对此地址有一些检查，但默认页面（即 RMP 覆盖区域之外的页面）被明确允许。

利用

我们可以通过在地址 0 放置一个客户机上下文页来利用这次对地址 0 的写入。方便的是，客户机上下文页的第一个字段是 UMC 密钥种子，其大小与 RMP 条目完全相同（都是 16 字节）。通过欺骗固件将更改写回地址 0，我们可以破坏 UMC 密钥种子。被写入的未初始化 RMP 条目总是相同的，因此被破坏的 UMC 密钥种子也几乎总是相同的：RMP 条目中的子页计数（9 位）没有被写入，但所有其他字段都被写入。通过重复创建新的客户机上下文页，每次会有不同的随机初始子页计数，我们可以最终创建多个具有相同 UMC 密钥种子的客户机。

要利用该漏洞，我们可以执行以下步骤：

为受害者客户机在地址 0 创建一个客户机上下文页。
利用漏洞破坏受害者客户机的 UMC 密钥种子。
激活受害者客户机的上下文页，启动并运行受害者客户机。
关闭受害者客户机。
为攻击者客户机在地址 0 创建一个客户机上下文页。
利用漏洞破坏攻击者客户机的 UMC 密钥种子。保证除 9 位外所有位都与受害者匹配。
如果攻击者客户机的 UMC 密钥种子与受害者匹配，继续；否则返回步骤 5。
激活攻击者客户机的上下文页，并启用调试标志启动。
将受害者客户机的内存分配给攻击者客户机。
使用 SNP_DBG_ENCRYPT 命令，通过攻击者客户机的上下文页解密受害者客户机的内存。这将成功，因为受害者客户机和攻击者客户机共享一个 UMC 密钥种子。

影响

由于我们只能在客户机关闭后才能解密内存，即使我们能够访问客户机的秘密，也无法创建伪造的认证报告。只有当客户机在关闭前已被迁移到另一个主机时，我们才能创建伪造的认证报告：在这种情况下，来自已关闭客户机的秘密（即 VMPCK）也将在新的已迁移实例上生效。

但在实践中，许多应用程序存储其他敏感信息（如私钥、磁盘加密密钥），这些信息可能通过此利用程序泄露。

缓解措施

RMP 条目只应在页面不处于默认状态时写回。

PoC 使用方法

在 BIOS 中将 RMP 覆盖区域改为 64GiB（0x10000 个 1-MiB 页面）。如果您的系统不支持，则需要相应调整 Linux 补丁。PoC 已在 128GiB 内存的系统上测试。
将 linux-patches 文件夹中的补丁应用到 https://github.com/AMDESE/linux/commits/snp-host-v10 的最新提交。构建、安装并启动内核。
启动一个受害者 SEV-SNP 客户机。

在客户机仍在运行时，获取（加密的）UMC 密钥种子。

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

停止受害者客户机。

检查内核日志以找到启动时创建的秘密页面的位置。

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

重新加载 ccp、kvm 和 kvm_amd 内核模块：
```
root@server:~# rmmod kvm_amd kvm ccp && modprobe kvm_amd
```
Linux 补丁似乎会搞乱 RMP，此操作重新初始化 RMP。

运行 PoC。

root@server:~/firmware-vuln-poc# cargo run -- --umc-key-seed 118402003190020000d0150701000000 --pfn 0x171a24 
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.03s
创建具有相同 UMC 密钥种子的 VM
[11, 84, 02, 00, 31, 90, 02, 00, 00, d0, 15, 07, 01, 00, 00, 00]
原始页面：
000: 0300000000000000110fa0000000000000000000000000000000000082837143
020: a41875b10f682aa819bc3a4e6a58d1ffa118d9ac5e6842db09d5b8c8834dc896
040: a35f68f0f4d3d193d423a17072699d2091c6c85e9f9add3a0a4a2ed773844cfa
060: 52667d5345db42dfafdbd77f578a21ebaa6c840d70b02bde02f264f8a774351c
080: 17aedc1fca84e0f682ffd9b4f9da53f8c5372d224d481614d0205ee3413427a8
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请注意，秘密页面没有什么特别之处，此利用程序也可用于解密普通页面。在 PoC 中使用秘密页面是因为它们的内容非常可识别，便于查看受害者内存的解密是否成功。

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