ZeRO и No-FAT: аппаратная защита памяти без потери производительности

ZeRO и No-FAT: аппаратная защита памяти без потери производительности

ZeRO и No-FAT: аппаратная защита памяти без потери производительности

Исследователи из Колумбийского университета предложили два новаторских способа обеспечения безопасности по памяти аппаратными средствами. Оба метода можно реализовать, слегка изменив микроархитектуру. Тестирование показало, что при подходе No-FAT снижение производительности незначительно — около 8%; в случае ZeRØ потери равны нулю.

Безопасность доступа к памяти — давняя проблема, о которой каждый раз вспоминают при появлении серьезных угроз. За сорок лет было предложено множество различных решений, но они либо плохо работали, либо требовали жертв. Меры противодействия эксплойту Spectre и Meltdown, например, повлекли падение производительности — в среднем на 20%, в отдельных случаях в два раза. Кроме того, с появлением новых угроз используемая защита может потерять свою эффективность, и специалистам придется искать альтернативные решения.

Согласно описанию ZeRØ (PDF), этот механизм позволяет обеспечить защиту кода и указателей системы, притом без поражения в производительности. Его реализация предполагает замену инструкций обращения к памяти и схемы кодирования метаданных — по словам авторов проекта, эти изменения можно привнести в современные процессоры без особого труда. Университетские исследователи предлагают использовать ZeRØ в дополнение к средствам противодействия атакам на память.

 

Техника No-FAT (PDF) была разработана с прицелом на снижение потребления ресурсов при проверках безопасности по памяти. С этой целью авторы исследования предложили использовать группировку распределителей памяти (memory allocator binning) — набрающий популярность метод, который позволяет ускорить вычисление начального адреса и размера участка памяти, выделенного под указатель, притом выполнять это во время доступа к данным.

Применение No-FAT, по словам разработчиков, снимает многие проблемы, свойственные традиционным подходам, — такие как совместимость с незащищенным софтом и заметное падение производительности. Прогон тестов SPEC CPU2017 показал, что при новом способе защиты памяти быстродействие снижается примерно на 8%.

Среди прочих достоинств создатели No-FAT особо отметили надежную защиту от некоторых видов Spectre-атак. Их метод также позволяет значительно ускорить фаззинг при поиске уязвимостей, автоматическую очистку памяти, улучшить предсказуемость предвыборки данных и работы контроллеров DRAM.

 

Финансирование проектов ZeRØ и No-FAT частично осуществлялось за счет грантов, полученных от ВМС и ВВС США, а также целевой дотации Qualcomm. Спецподразделение ВВС уже работает над созданием чипов с новой встроенной защитой.

Проводник Windows падал не из-за Microsoft, виноват оказался деинсталлятор

Инженер Microsoft Рэймонд Чен рассказал любопытную историю отладки загадочных падений Проводника. Сначала всё выглядело так, будто в Windows внезапно появился неприятный баг. Но виновником оказалась вовсе не Microsoft, а сторонний деинсталлятор.

Проблема проявилась как резкий всплеск сбоев Проводника. Инженеры начали изучать дампы и заметили странную деталь: падала 32-битная версия программы, запущенная на 64-битных системах Windows.

Такая версия Проводника всё ещё есть в Windows ради совместимости со старыми приложениями. Обычно современные системы почти не используют этот путь. Но в данном случае сторонний деинсталлятор каким-то образом заставлял систему обращаться именно к этому устаревшему компоненту.

Дальше выяснилось, что деинсталлятор некорректно работал с системными API: использовал неправильное соглашение о вызовах функций и неверно обрабатывал параметры стека. Из-за этого при каждой неудачной операции данные из стека удалялись неправильно.

Поскольку процесс повторялся в цикле, повреждение памяти постепенно накапливалось. В какой-то момент указатель стека уезжал в область активного кода, и Проводник падал.

Со стороны всё выглядело как типичная системная ошибка: софт снова и снова аварийно завершал работу, создавая ощущение, что проблема в самой Windows. На деле операционная система лишь показывала последствия ошибки в стороннем ПО.

Чен напомнил важную вещь: в экосистеме Windows с миллиардами устройств и огромным количеством приложений далеко не каждый сбой компонента Microsoft означает баг в Windows. Сторонние программы тоже могут ломать системные процессы, особенно если неправильно используют низкоуровневые API.

RSS: Новости на портале Anti-Malware.ru