Automated Detection Exploitation and Elimination of Double-Fetch Bugs Using Modern CPU Features

Abstract

Double-fetch bugs 是一种特殊的条件竞争，在高权限线程的time-of-check和time-of-use之间，低权限线程能够修改共享的内存，导致高权限线程访问的内存产生不一致。本文作者提出了一种检测，利用并消除double-fetch bugs的技术DECAF和Dropit。总体来说，贡献如下：1. 把cache attack与kernel fuzzing结合起来。2. 首个自动化的挖掘double-fetch bugs的方法。3. 利用的成功率高达97%。4.利用Hardware Transactional Memory的特性，消除double-fetch bugs。5.方法对fuzz TEE也有效。

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作者	Michael Schwarz, Daniel Gruss, Moritz Lipp, Clémentine Maurice, Thomas Schuster, Anders Fogh, Stefan Mangard
单位	Graz University of Technology, CNRS, G DATA Advanced Analytic
出处	AsiaCCS’18
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发表时间	2018年

1. 简介

现代操作系统的安全依赖操作系统kernel提供隔离性，在对kernel的攻击中，条件竞争是一个很难解决的问题。Double-fetch bugs 就是一种特殊的条件竞争。kernel两次访问同一块内存，首先检查数据的合法性，第二次就使用它，那在这两者之间，内存可能被修改。 Double Fetches有个明显的特征是要访问两次内存。如果数据在cache中，就从cache中读，如果不在就从主存中读到cache中，基于cache的攻击，比如著名的Flush+Reload攻击，可以利用CPU的这个特性来检测Double Fetches。

Intel TSX的hardware transactional memory特性能够保证当数据被读进transaction后，数据不能被任何transaction之外的操作修改。这种特性被用来实现安全加固，比如在这个场景中就可以天然的防御Double Fetch bugs。