Nieuwe Beveiligingsdreiging: "Training Solo" Compromitteert Domeinisolatie

Onderzoekers van VUSec brengen drie varianten van een aanval aan het licht die het isoleren van domeinen compromitteren en het mogelijk maken om kernelgeheugen te lekken in moderne processoren. Intel en Linux werken al aan patches, maar de impact is aanzienlijk.

Een nieuwe, diepgewortelde beveiligingsdreiging raakt het ecosysteem van moderne processoren. Deze kwetsbaarheid, genaamd “Training Solo,” is onthuld door het VUSec-onderzoeksteam van de Vrije Universiteit Amsterdam, dat eerder al fouten zoals NetSpectre en Microarchitectural Data Sampling bekendmaakte.

De kwetsbaarheid beïnvloedt zowel Intel-CPU’s als Arm-ontwerpen en vertegenwoordigt een zorgwekkende evolutie van Spectre v2-aanvallen, die gebruikmaken van speculatieve uitvoering en sprongvoorspelling om toegang te krijgen tot gevoelige data.

Wat is “Training Solo” en waarom is het belangrijk?

Training Solo tart het belangrijkste principe waarop mitigaties van Spectre v2 zijn gebaseerd: dat de isolatie tussen uitvoeringsdomeinen — zoals gebruikersprocessen, de kernel of virtuele machines — voldoende is om speculatieve exploitatie te stoppen.

Volgens de onderzoekers is deze veronderstelling onjuist. Training Solo maakt aanvallen binnen hetzelfde uitvoeringsdomein mogelijk of kan zelfs data tussen geïsoleerde domeinen lekken, wat een van de fundamenten van de beveiliging van de Linux-kernel en moderne hypervisors ondermijnt.

Het aanvallende mechanisme combineert technieken van training en speculatieve controleflow-kaping binnen het slachtoffer-domein, zonder dat de aanvaller verhoogde privileges nodig heeft. VUSec heeft twee werkende exploits gedemonstreerd die in staat zijn om kerneldata te lekken met snelheden tot 17 KB/s op de nieuwste Intel-CPU’s.

Drie Varianten, Meerdere Patches

De onderzoekers hebben drie verschillende varianten van Training Solo geïdentificeerd:

1. ITS (Indirect Target Selection): raakt de sprongvoorspelling aan.
2. Variant specifiek voor Intel "Lion Cove": vereist een specifieke mitigatie die momenteel wordt geëvalueerd.
3. Derde gemengde variant (Intel en Arm): vereist zowel nieuwe microcode als software-updates in beide omgevingen.

Aangetaste CPU’s

De lijst met aangetaste modellen is omvangrijk en omvat onder andere:

• Intel Cascade Lake, Cooper Lake, Comet Lake, Whiskey Lake V
• Coffee Lake R, Ice Lake, Tiger Lake, Rocket Lake
• En enkele Lion Cove-kernen die aanwezig zijn in de nieuwste platforms.

Voor Arm-architecturen zijn nog geen specifieke details beschikbaar, maar het is bevestigd dat algemene ontwerpen die worden gebruikt in servers en mobiele apparaten ook aanpotentieel kwetsbaar zijn.

Impact en Reactie

De Linux-kernel is al begonnen met het integreren van de noodzakelijke patches. Belangrijke aanvullingen zijn:

• De ITS-mitigatie, die onjuiste sprongvoorspelling in de cache corrigeert.
• Een nieuw mechanisme ter bescherming van cBPF (Common Berkeley Packet Filter).
• De invoering van een nieuwe instructie, IBHF (Indirect Branch History Fence), die fungeert als een barrière tegen de hergebruik van speculatieve spronggeschiedenis.

Intel heeft de aanwezigheid van de kwetsbaarheid bevestigd en werkt samen met besturingssysteemleveranciers om geüpdate microcode in de komende dagen uit te rollen.

Een Latente Risico voor Gevertegenwoordigde en Cloud-Omgevingen

Het meest verontrustende aspect van Training Solo is dat het direct invloed heeft op de isolatie tussen gebruiker, kernel, virtuele machines en hypervisors, wat een beveiligingsmodel ondersteunt van conventionele besturingssystemen tot grootschalige cloudinfrastructuur.

Dit type kwetsbaarheid zou in extreme scenario’s aanvallers vanuit een virtuele machine in staat kunnen stellen om toegang te krijgen tot data van andere als er geen geschikte mitigaties worden toegepast. Hoewel de praktische exploitatie specifieke omstandigheden en geavanceerde kennis vereist, is het theoretische risico significant.

Terug naar de Tijden van Meltdown en Spectre?

De beveiligingsgemeenschap beschouwt “Training Solo” als de meest relevante ontdekking sinds Meltdown en Spectre in 2018. Hoewel fabrikanten de bescherming hebben versterkt, toont deze zaak aan dat speculatieve uitvoering nog steeds een bron van aanvalsvectors is, en dat het beschermen ervan voortdurende inspanning vereist.

“Dit is een klassiek CPU-probleem waarbij het gedrag duidelijk onjuist is, maar niet genoeg om ontdekt te worden zonder diepgaand onderzoek,” zei Dave Hansen, ingenieur bij Intel, op de kernelontwikkelingsforums.

Aanbevelingen

Voor eindgebruikers:

• Implementeer updates voor besturingssystemen en firmware zodra deze beschikbaar zijn.
• Vermijd onbetrouwbare gedeelde omgevingen met ongepatchte kernelversies.

Voor beheerders en bedrijven:

• Update de microcode van de processor en de Linux-kernel- of hypervisor-patches zoals KVM.
• Monitor gebruik van eBPF en zorg ervoor dat gemitigeerde versies worden gebruikt.
• Isoleer kritieke of gevoelige workloads strikter in virtuele omgevingen.

“Training Solo” is een nieuwe waarschuwing dat moderne architecturen nog steeds diepgewortelde risico’s herbergen die na verloop van tijd kunnen opduiken, zelfs na jaren van beoordeling. Gezien de groeiende complexiteit van processoren blijft de balans tussen prestaties en beveiliging kwetsbaar. En in dat opzicht kan elke nieuwe optimalisatie, zoals in dit geval, een onbedoelde achterdeur verbergen.

Gebaseerd op het technische rapport van VUSec, Phoronix en bijdragen van het Linux-kernteam.