baron · 3月29日 · 四川

思考:通过MMU/TLB/Cache对安全内存攻击的可能性

快速连接

👉👉👉【精选】ARMv8/ARMv9架构入门到精通-目录 👈👈👈


 title=

在安全架构的设计时,我们在Core和DDR之间增加了一个TZC做为memory filter,数据流为:Core ---> TZC---->DDR, 这种架构下,core以非安全身份发起的对安全内存的读写,将会被TZC挡住。

在这里插入图片描述

但是这都是在理想的情况下,事实上Core发起对内存的读写,未必经过TZC未必到DDR,有可能到cache阶段就完成了,即数据流变成了Core ---> MMU(TLB+Addtress Translation)---->Cache,那么这种情况下,没有TZC的事了,你也许会说MMU/Cache中都有NS比特,但是你真的理解这里NS比特的用法吗? 如果core以非安全身份对安全内存发起的读写时,我强制将MMU页表中的安全属性标记位强制改成NS=0,会如何呢?

在这里插入图片描述

事实上我们只要理清原理、理清数据流 ,就不会问上面那么S13的问题了。 下面来开始剖析:

假设一个安全core 读取了一个安全物理内存0x2000_0000数据(虚拟地址可能是0x_xxxx_xxxx),那么将产生一下行为:

  • 在读写之前,势必做好了MMU map,如物理地址0x2000_0000 MAP成了0x_xxxx_xxxx地址, 此时Page Descriptor中的atrribute中的NS=0
  • TLB缓存该翻译,即TLB的entry中包含: 0x2000_00000x_xxxx_xxxxNS=0
  • 安全内存0x2000_0000数据将会被缓存到cache中,entry中的TAG包含0x2000_0000NS=0

同时,我有一个非安全core 发起读写虚拟地址0x_yyyy_yyyy,我自行修改该页表,让0x_yyyy_yyyy强制映射到安全物理内存0x2000_0000,此时有两种配置:
(1)、0x_yyyy_yyyy---0x2000_0000, NS=0
(2)、0x_yyyy_yyyy---0x2000_0000, NS=1
我们分别看下这两种配置,是否能读到安全内存:
针对(1),非安全的core发起访问,发现TLB中的条目是0x_yyyy_yyyy---0x2000_0000, NS=0,自然不会被命中,然后使用Address Translation转换,MMU发现非安全的Core要来访问安全属性NS=0 将会被直接拒绝掉。
针对(2),非安全的core发起访问,由于NS=1,TLB可能会被命中,即能翻译出0x2000_0000物理地址来,即使没有被命中,在经过Address Translation转换,由于NS=1,此时也是可以正确转换出正确的0x2000_0000物理地址。 然后接着会去cache中查询这个地址,但是此时cache的entry中的NS=0,所以cache不会被命中,接下来就要走TZC流程了,很显然,你一个非安全的core想访问安全的内存,TZC将会挡住你。

综上所述:安全就是安全,不要再瞎想漏洞了。


关注"Arm精选"公众号,备注进ARM交流讨论区。
图片1.png

推荐阅读
关注数
9461
内容数
206
以易懂、渐进、有序的方式,深入探讨ARMv8/ARMv9架构的核心概念。我们将从基础知识开始,逐步深入,覆盖最新的架构,不再纠缠于过时技术。本系列内容包含但不限于ARM基础、SOC芯片基础、Trustzone、gic、异常和中断、AMBA、Cache、MMU等内容,并将持续更新。
目录
极术微信服务号
关注极术微信号
实时接收点赞提醒和评论通知
安谋科技学堂公众号
关注安谋科技学堂
实时获取安谋科技及 Arm 教学资源
安谋科技招聘公众号
关注安谋科技招聘
实时获取安谋科技中国职位信息