Exploiting cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM rowhammer bug to gain kernel privileges

Posted by Mark Seaborn, sandbox builder and breaker, with contributions by Thomas Dullien, reverse engineer

[This guest post continues Project Zero’s practice of promoting excellence in security research on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Project Zero blog]

Overview

“Rowhammer” is a problem with some recent DRAM devices in which repeatedly accessing a row of memory can cause bit flips in adjacent rows. We tested a selection of laptops and found that a subset of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m exhibited cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 problem. We built two working privilege escalation exploits that use this effect. One exploit uses rowhammer-induced bit flips to gain kernel privileges on x86-64 Linux when run as an unprivileged userland process. When run on a machine vulnerable to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer problem, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 process was able to induce bit flips in page table entries (PTEs). It was able to use this to gain write access to its own page table, and hence gain read-write access to all of physical memory.

We don’t know for sure how many machines are vulnerable to this attack, or how many existing vulnerable machines are fixable. Our exploit uses cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 x86 CLFLUSH instruction to generate many accesses to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 underlying DRAM, but ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r techniques might work on non-x86 systems too.

We expect our PTE-based exploit could be made to work on ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r operating systems; it is not inherently Linux-specific. Causing bit flips in PTEs is just one avenue of exploitation; ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r avenues for exploiting bit flips can be practical too. Our ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r exploit demonstrates this by escaping from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Native Client sandbox.

Introduction to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer problem

We learned about cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer problem from Yoongu Kim et al’s paper, “Flipping Bits in Memory Without Accessing Them: An Experimental Study of DRAM Disturbance Errors” (Yoongu Kim, Ross Daly, Jeremie Kim, Chris Fallin, Ji Hye Lee, Donghyuk Lee, Chris Wilkerson, Konrad Lai, Onur Mutlu).

They demonstrate that, by repeatedly accessing two “aggressor” memory locations within cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 process’s virtual address space, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y can cause bit flips in a third, “victim” location. The victim location is potentially outside cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 virtual address space of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 process — it is in a different DRAM row from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 aggressor locations, and hence in a different 4k page (since rows are larger than 4k in modern systems).

This works because DRAM cells have been getting smaller and closer togecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r. As DRAM manufacturing scales down chip features to smaller physical dimensions, to fit more memory capacity onto a chip, it has become harder to prevent DRAM cells from interacting electrically with each ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r. As a result, accessing one location in memory can disturb neighbouring locations, causing charge to leak into or out of neighbouring cells. With enough accesses, this can change a cell’s value from 1 to 0 or vice versa.

The paper explains that this tiny snippet of code can cause bit flips:

code1a:
  mov (X), %eax  // Read from address X
  mov (Y), %ebx  // Read from address Y
  clflush (X)  // Flush cache for address X
  clflush (Y)  // Flush cache for address Y
  jmp code1a

Two ingredients are required for this routine to cause bit flips:

• Address selection: For code1a to cause bit flips, addresses X and Y must map to different rows of DRAM in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same bank.

  Some background: Each DRAM chip contains many rows of cells. Accessing a byte in memory involves transferring data from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 row into cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 chip’s “row buffer” (discharging cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 row’s cells in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 process), reading or writing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 row buffer’s contents, and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n copying cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 row buffer’s contents back to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 original row’s cells (recharging cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 cells).

  It is this process of “activating” a row (discharging and recharging it) that can disturb adjacent rows. If this is done enough times, in between automatic refreshes of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 adjacent rows (which usually occur every 64ms), this can cause bit flips in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 adjacent rows.

  The row buffer acts as a cache, so if addresses X and Y point to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same row, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n code1a will just read from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 row buffer without activating cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 row repeatedly.

  Furcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365rmore, each bank of DRAM has its own notion of a “currently activated row”. So if addresses X and Y point to different banks, code1a will just read from those banks’ row buffers without activating rows repeatedly. (Banks are groups of DRAM chips whose rows are activated in lockstep.)

  However, if X and Y point to different rows in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same bank, code1a will cause X and Y’s rows to be repeatedly activated. This is termed “row hammering”.

• Bypassing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 cache: Without code1a’s CLFLUSH instructions, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory reads (MOVs) will be served from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CPU’s cache. Flushing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 cache using CLFLUSH forces cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory accesses to be sent to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 underlying DRAM, which is necessary to cause cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rows to be repeatedly activated.

  Note that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 paper’s version of code1a also includes an MFENCE instruction. However, we found that using MFENCE was unnecessary and actually reduced cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 number of bit flips we saw. Yoongu Kim’s modified memtest also omits cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 MFENCE from its row hammering code.

Refining cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 selection of addresses to hammer

Using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 physical address mapping

How can we pick pairs of addresses that satisfy cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 “different row, same bank” requirements?

One possibility is to use knowledge of how cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CPU’s memory controller maps physical addresses to DRAM’s row, column and bank numbers, along with knowledge of eicá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r:

• The absolute physical addresses of memory we have access to. Linux allows this via /proc/PID/pagemap.
• The relative physical addresses of memory we have access to. Linux can allow this via its support for “huge pages”, which cover 2MB of contiguous physical address space per page. Whereas a normal 4k page is smaller than a typical DRAM row, a 2MB page will typically cover multiple rows, some of which will be in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same bank.

Yoongu Kim et al take this approach. They pick Y = X + 8MByte based on knowledge of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 physical address mapping used by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory controllers in Intel and AMD’s CPUs.

Random address selection

The CPU’s physical address mapping can be difficult to determine, though, and features such as /proc/PID/pagemap and huge pages are not available everywhere. Furcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365rmore, if our guesses about cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 address mapping are wrong, we might pick an offset that pessimises our chances of successful row hammering. (For example, Y = X + 8 kByte might always give addresses in different banks.)

A simpler approach is to pick address pairs at random. We allocate a large block of memory (e.g. 1GB) and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n pick random virtual addresses within that block. On a machine with 16 DRAM banks (as one of our test machines has: 2 DIMMs with 8 banks per DIMM), this gives us a 1/16 chance that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 chosen addresses are in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same bank, which is quite high. (The chance of picking two addresses in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same row is negligible.)

Furcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365rmore, we can increase our chances of successful row hammering by modifying code1a to hammer more addresses per loop iteration. We find we can hammer 4 or 8 addresses without slowing down cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 time per iteration.

Selecting addresses using timing

Anocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r way to determine whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r a pair of addresses has cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 “different row, same bank” property would be to time uncached accesses to those addresses using a fine-grained timer such as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 RDTSC instruction. The access time will be slower for pairs that satisfy this property than those that don’t.

Double-sided hammering

We have found that we can increase cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 chances of getting bit flips in row N by row-hammering both of its neighbours (rows N-1 and N+1), racá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r than by hammering one neighbour and a more-distant row. We dub this “double-sided hammering”.

For many machines, double-sided hammering is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 only way of producing bit flips in reasonable time. For machines where random selection is already sufficient to cause bit flips, double-sided hammering can lead to a vastly increased number of bits flipped. We have observed 25+ bits flipped in one row on one particularly fragile machine.

Performing double-sided hammering is made more complicated by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 underlying memory geometry. It requires cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 attacker to know or guess what cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 offset will be, in physical address space, between two rows that are in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same bank and are adjacent. Let’s call this cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 “row offset”.

From our testing, we were able to naively extrapolate that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 row offset for laptop Model #4 (see cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 table below) is 256k. We did this by observing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 likelihood of bit flips relative to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 distance cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 selected physical memory pages had from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 victim page. This likelihood was maximized when we hammered cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 locations 256k below and above a given target row.

This “256k target memory area, 256k victim memory area, 256k target memory area” setup has shown itself to be quite effective on ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r laptops by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same vendor. It is likely that this setup needs to be tweaked for ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r vendors.

This 256k row offset could probably be explained as being a product of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 row size (number of columns), number of banks, number of channels, etc., of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM in this machine, though this requires furcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r knowledge of how cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware maps physical addresses to row and bank numbers.

Doing double-sided hammering does require that we can pick physically-contiguous pages (e.g. via /proc/PID/pagemap or huge pages).

Exploiting rowhammer bit flips

Yoongu Kim et al say that “With some engineering effort, we believe we can develop Code 1a into a disturbance attack that … hijacks control of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 system”, but say that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y leave this research task for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 future. We took on this task!

We found various machines that exhibit bit flips (see cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 experimental results below). Having done that, we wrote two exploits:

• The first runs as a Native Client (NaCl) program and escalates privilege to escape from NaCl’s x86-64 sandbox, acquiring cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 ability to call cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 host OS’s syscalls directly. We have mitigated this by changing NaCl to disallow cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CLFLUSH instruction. (I picked NaCl as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 first exploit target because I work on NaCl and have written proof-of-concept NaCl sandbox escapes before.)
• The second runs as a normal x86-64 process on Linux and escalates privilege to gain access to all of physical memory. This is harder to mitigate on existing machines.

NaCl sandbox escape

Native Client is a sandboxing system that allows running a subset of x86-64 machine code (among ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r architectures) inside a sandbox. Before running an x86-64 executable, NaCl uses a validator to check that its code conforms to a subset of x86 instructions that NaCl deems to be safe.

However, NaCl assumes that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware behaves correctly. It assumes that memory locations don’t change without being written to! NaCl’s approach of validating machine code is particularly vulnerable to bit flips, because:

• A bit flip in validated code can turn a safe instruction sequence into an unsafe one.
• Under NaCl, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 sandboxed program’s code segment is readable by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 program. This means cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 program can check whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r a bit flip has occurred and determine whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r or how it can exploit cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 change.

Our exploit targets NaCl’s instruction sequence for sandboxed indirect jumps, which looks like this:

  andl $~31, %eax  // Truncate address to 32 bits and mask to be 32-byte-aligned.
  addq %r15, %rax  // Add %r15, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 sandbox base address.
  jmp *%rax  // Indirect jump.

The exploit works by triggering bit flips in that code sequence. It knows how to exploit 13% of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 possible bit flips. Currently it only handles bit flips that modify register numbers. (With more work, it could handle more exploitable cases, such as opcode changes.) For example, if a bit flip occurs in bit 0 of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 register number in “jmp *%rax”, this morphs to “jmp *%rcx”, which is easily exploitable — since %rcx is unconstrained, this allows jumping to any address. Normally NaCl only allows indirect jumps to 32-byte-aligned addresses (and it ensures that instructions do not cross 32-byte bundle boundaries). Once a program can jump to an unaligned address, it can escape cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 sandbox, because it is possible to hide unsafe x86 instructions inside safe ones. For example:

  20ea0:       48 b8 0f 05 eb 0c f4 f4 f4 f4    movabs $0xf4f4f4f40ceb050f,%rax

This hides a SYSCALL instruction (0f 05) at address 0x20ea2.

Our NaCl exploit does cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 following:

• It fills cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 sandbox’s dynamic code area with 250MB of NaClized indirect jump instruction sequences using NaCl’s dyncode_create() API.
• In a loop:
  • It row-hammers cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 dynamic code area using CLFLUSH, picking random pairs of addresses.
  • It searches cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 dynamic code area for bit flips. If it sees an exploitable bit flip, it uses it to jump to shell code hidden inside NaCl-validated instructions. Ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365rwise, if cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bit flip isn’t exploitable, it continues.

We have mitigated this by changing NaCl’s x86 validator to disallow cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CLFLUSH instruction (tracked by CVE-2015-0565). However, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re might be ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r ways to cause row hammering besides CLFLUSH (see below).

Prior to disallowing CLFLUSH in NaCl, it may have been possible to chain this NaCl exploit togecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 kernel privilege escalation below so that a NaCl app in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Chrome Web Store app could gain kernel privileges, using just one underlying hardware bug for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 whole chain. To our knowledge cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re was no such app in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Chrome Web Store. PNaCl — which is available on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 open web — has an extra layer of protection because an attacker would have had to find an exploit in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 PNaCl translator before being able to emit a CLFLUSH instruction.

Kernel privilege escalation

Our kernel privilege escalation works by using row hammering to induce a bit flip in a page table entry (PTE) that causes cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 PTE to point to a physical page containing a page table of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 attacking process. This gives cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 attacking process read-write access to one of its own page tables, and hence to all of physical memory.

There are two things that help ensure that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bit flip has a high probability of being exploitable:

1. Rowhammer-induced bit flips tend to be repeatable. This means we can tell in advance if a DRAM cell tends to flip and whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r this bit location will be useful for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 exploit.

   For example, bit 51 in a 64-bit word is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 top bit of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 physical page number in a PTE on x86-64. If this changes from 0 to 1, that will produce a page number that's bigger than cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 system's physical memory, which isn't useful for our exploit, so we can skip trying to use this bit flip. However, bit 12 is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bottom bit of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 PTE's physical page number. If that changes from 0 to 1 or from 1 to 0, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 PTE will still point to a valid physical page.

2. We spray most of physical memory with page tables. This means that when a PTE's physical page number changes, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re's a high probability that it will point to a page table for our process.

   We do this spraying by mmap()ing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same file repeatedly. This can be done quite quickly: filling 3GB of memory with page tables takes about 3 seconds on our test machine.

There are two caveats:

• Our exploit runs in a normal Linux process. More work may be required for this to work inside a sandboxed Linux process (such as a Chromium renderer process).
• We tested on a machine with low memory pressure. Making this work on a heavily-loaded machine may involve furcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r work.

Break it down: exploit steps

The first step is to search for aggressor/victim addresses that produce useful bit flips:

• mmap() a large block of memory.
• Search this block for aggressor/victim addresses by row-hammering random address pairs. Alternatively, we can use aggressor/victim physical addresses that were discovered and recorded on a previous run; we use /proc/self/pagemap to search for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se in memory.
• If we find aggressor/victim addresses where cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bit flipped within cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 64-bit word isn’t useful for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 exploit, just skip that address set.
• Ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365rwise, munmap() all but cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 aggressor and victim pages and begin cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 exploit attempt.

In preparation for spraying page tables, we create a file in /dev/shm (a shared memory segment) that we will mmap() repeatedly. (See later for how we determine its size.) We write a marker value at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 start of each 4k page in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 file so that we can easily identify cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se pages later, when checking for PTE changes.

Note that we don’t want cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se data pages to be allocated from sequential physical addresses, because cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n flips in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 lower bits of physical page numbers would tend to be unexploitable: A PTE pointing to one data page would likely change to pointing to anocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r data page.

To avoid that problem, we first deliberately fragment physical memory so that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 kernel’s allocations from physical memory are randomised:

• mmap() (with MAP_POPULATE) a block of memory that’s a large fraction of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 machine’s physical memory size.
• Later, whenever we do something that will cause cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 kernel to allocate a 4k page (such as a page table), we release a page from this block using madvise() + MADV_DONTNEED.

We are now ready to spray memory with page tables. To do this, we mmap() cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 data file repeatedly:

• We want each mapping to be at a 2MB-aligned virtual address, since each 4k page table covers a 2MB region of virtual address space. We use MAP_FIXED for this.
• We cause cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 kernel to populate some of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 PTEs by accessing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir corresponding pages. We only need to populate one PTE per page table: We know our bit flip hits cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Nth PTE in a page table, so, for speed, we only fault in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Nth 4k page in each 2MB chunk.
• Linux imposes a limit of about 2^16 on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 number of VMAs (mmap()’d regions) a process can have. This means that our /dev/shm data file must be large enough such that, when mapped 2^16 times, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 mappings create enough page tables to fill most of physical memory. At cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same time, we want to keep cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 data file as small as possible so as not to waste memory that could instead be filled with page tables. We pick its size accordingly.
• In cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 middle of this, we munmap() cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 victim page. With a high probability, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 kernel will reuse this physical page as a page table. We can’t touch this page directly any more, but we can potentially modify it via row hammering.

Having finished spraying, it’s hammer time. We hammer cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 aggressor addresses. Hopefully this induces cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bit flip in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 victim page. We can’t observe cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bit flip directly (unlike in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 NaCl exploit).

Now we can check whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r PTEs changed exploitably. We scan cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 large region we mapped to see whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r any of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 PTEs now point to pages ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r than our data file. Again, for speed, we only need to check cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Nth page within each 2MB chunk. We can check for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 marker value we wrote earlier. If we find no marker mismatches, our attempt failed (and we could retry).

If we find a marker mismatch, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n we have gained illicit access to a physical page. Hopefully this is one of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 page tables for our address space. If we want to be careful, we can verify whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r this page looks like one of our page tables. The Nth 64-bit field should look like a PTE (certain bits will be set or unset) and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rest should be zero. If not, our attempt failed (and we could retry).

At this point, we have write access to a page table, probably our own. However, we don’t yet know which virtual address this is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 page table for. We can determine that as follows:

• Write a PTE to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 page (e.g. pointing to physical page 0).
• Do a second scan of address space to find a second virtual page that now points to somewhere ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r than our data file. If we don’t find it, our attempt failed (and we could retry).

Exploiting write access to page tables

We now have write access to one of our process’s page tables. By modifying cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 page table, we can get access to any page in physical memory. We now have many options for how to exploit that, varying in portability, convenience and speed. The portable options work without requiring knowledge of kernel data structures. Faster options work in O(1) time, whereas slower options might require scanning all of physical memory to locate a data structure.

Some options are:

• Currently implemented option: Modify a SUID-root executable such as /bin/ping, overwriting its entry point with our shell code, and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n run it. Our shell code will cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n run as root. This approach is fast and portable, but it does require access to /proc/PID/pagemap: We load /bin/ping (using open() and mmap()+MAP_POPULATE) and query which physical pages it was loaded into using /proc/self/pagemap.
• A similar approach is to modify a library that a SUID executable uses, such as /lib64/ld-linux-x86-64.so.2. (On some systems, SUID executables such as /bin/ping can’t be open()’d because cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir permissions have been locked down.)
• Ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r, less portable approaches are to modify kernel code or kernel data structures.
  • We could modify our process’s UID field. This would require locating cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 “struct cred” for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 current process and knowing its layout.
  • We could modify cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 kernel’s syscall handling code. We can quickly determine its physical address using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SIDT instruction, which is exposed to unprivileged code.

Routes for causing row hammering

Our proof-of-concept exploits use cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 x86 CLFLUSH instruction, because it’s cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 easiest way to force memory accesses to be sent to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 underlying DRAM and thus cause row hammering.

The fact that CLFLUSH is usable from unprivileged code is surprising, because cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 number of legitimate uses for it outside of a kernel or device driver is probably very small. For comparison, ARM doesn’t have an unprivileged cache-flush instruction. (ARM Linux does have a cacheflush() syscall, used by JITs, for synchronising instruction and data caches. On x86, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 i-cache and d-cache are synchronised automatically, so CLFLUSH isn’t needed for this purpose.)

We have changed NaCl’s x86 validator to disallow CLFLUSH. Unfortunately, kernels can’t disable CLFLUSH for normal userland code. Currently, CLFLUSH can’t be intercepted or disabled, even using VMX (x86 virtualisation). (For example, RDTSC can be intercepted without VMX support. VMX allows intercepting more instructions, including WBINVD and CPUID, but not CLFLUSH.) There might be a case for changing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 x86 architecture to allow CLFLUSH to be intercepted. From a security engineering point of view, removing unnecessary attack surface is good practice.

However, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re might be ways of causing row hammering without CLFLUSH, which might work on non-x86 architectures too:

• Normal memory accesses: Is it possible that normal memory accesses, in sufficient quantity or in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 right pattern, can trigger enough cache misses to cause rowhammer-induced bit flips? This would require generating cache misses at every cache level (L1, L2, L3, etc.). Whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r this is feasible could depend on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 associativity of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se caches.

  If this is possible, it would be a serious problem, because it might be possible to generate bit flips from JavaScript code on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 open web, perhaps via JavaScript typed arrays.

• Non-temporal memory accesses: On x86, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se include non-temporal stores (MOVNTI, MOVNTQ, MOVNTDQ(A), MOVNTPD, MOVNTSD and MOVNTSS) and non-temporals reads (via prefetches — PREFETCHNTA).

• Atomic memory accesses: Some reports claim that non-malicious use of spinlocks can cause row hammering, although cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 reports have insufficient detail and we’ve not been able to verify this. (See “The Known Failure Mechanism in DDR3 memory called ‘Row Hammer’”, Barbara Aichinger.) This seems unlikely on a multi-core system where cores share cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 highest-level cache. However, it might be possible on multi-socket systems where some pairs of cores don’t share any cache.

• Misaligned atomic memory accesses: x86 CPUs guarantee that instructions with a LOCK prefix access memory atomically, even if cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 address being accessed is misaligned, and even if it crosses a cache line boundary. (See section 8.1.2.2, “Software Controlled Bus Locking”, in Intel’s architecture reference, which says “The integrity of a bus lock is not affected by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 alignment of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory field”.) This is done for backwards compatibility. In this case, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CPU doesn’t use modern cache coherency protocols for atomicity. Instead, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CPU falls back to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 older mechanism of locking cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bus, and we believe it might use uncached memory accesses. (On some multi-CPU-socket NUMA machines, this locking is implemented via cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 QPI protocol racá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r than via a physical #LOCK pin.)

  If misaligned atomic ops generate uncached DRAM accesses, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y might be usable for row hammering.

  Initial investigation suggests that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se atomic ops do bypass cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 cache, but that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y are too slow for this to generate enough memory accesses, within a 64ms refresh period, to generate bit flips.

• Uncached pages: For example, Windows’ CreateFileMapping() API has a SEC_NOCACHE flag for requesting a non-cacheable page mapping.

• Ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r OS interfaces: There might be cases in which kernels or device drivers, such as GPU drivers, do uncached memory accesses on behalf of userland code.

Experimental results

We tested a selection of x86 laptops that were readily available to us (all with non-ECC memory) using CLFLUSH with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 “random address selection” approach above. We found that a large subset of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se machines exhibited rowhammer-induced bit flips. The results are shown in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 table below.

The testing was done using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer-test program available here:
https://github.com/google/rowhammer-test

Note that:

• Our sample size was not large enough that it can be considered representative.
• A negative result (an absence of bit flips) on a given machine does not definitively mean that it is not possible for rowhammer to cause bit flips on that machine. We have not performed enough testing to determine that a given machine is not vulnerable.

As a result, we have decided to anonymize our results below.

All of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 machines tested used DDR3 DRAM. It was not possible to identify cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 age of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM in all cases.

	Laptop model	Laptop year	CPU family (microarchitecture)	DRAM manufacturer	Saw bit flip
1	Model #1	2010	Family V	DRAM vendor E	yes
2	Model #2	2011	Family W	DRAM vendor A	yes
3	Model #2	2011	Family W	DRAM vendor A	yes
4	Model #2	2011	Family W	DRAM vendor E	no
5	Model #3	2011	Family W	DRAM vendor A	yes
6	Model #4	2012	Family W	DRAM vendor A	yes
7	Model #5	2012	Family X	DRAM vendor C	no
8	Model #5	2012	Family X	DRAM vendor C	no
9	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor B	yes
10	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor B	yes
11	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor B	yes
12	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor B	yes
13	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor B	yes
14	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor B	yes
15	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor B	yes
16	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor B	yes
17	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor C	no
18	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor C	no
19	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor C	no
20	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor C	no
21	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor C	yes
22	Model #5	2013	Family X	DRAM vendor C	yes
23	Model #6	2013	Family Y	DRAM vendor A	no
24	Model #6	2013	Family Y	DRAM vendor B	no
25	Model #6	2013	Family Y	DRAM vendor B	no
26	Model #6	2013	Family Y	DRAM vendor B	no
27	Model #6	2013	Family Y	DRAM vendor B	no
28	Model #7	2012	Family W	DRAM vendor D	no
29	Model #8	2014	Family Z	DRAM vendor A	no

We also tested some desktop machines, but did not see any bit flips on those. That could be because cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y were all relatively high-end machines with ECC memory. The ECC could be hiding bit flips.

Testing your own machine

Users may wish to test cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir own machines using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer-test tool above. If a machine produces bit flips during testing, users may wish to adjust security and trust decisions regarding cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 machine accordingly.

While an absence of bit flips during testing on a given machine does not automatically imply safety, it does provide some baseline assurance that causing bit flips is at least difficult on that machine.

Mitigations

Targeted refreshes of adjacent rows

Some schemes have been proposed for preventing rowhammer-induced bit flips by changing DRAM, memory controllers, or both.

A system could ensure that, within a given refresh period, it does not activate any given row too many times without also ensuring that neighbouring rows are refreshed. Yoongu Kim et al discuss this in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir paper. They refer to proposals “to maintain an array of counters” (eicá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory controller or in DRAM) for counting activations. The paper proposes an alternative, probabilistic scheme called “PARA”, which is stateless and thus does not require maintaining counters.

There are signs that some newer hardware implements mitigations:

• JEDEC’s recently-published LPDDR4 standard for DRAM (where “LP” = “Low Power”) specifies two rowhammer mitigation features that a memory controller would be expected to use. (See JEDEC document JESD209-4 — registration is required to download specs from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 JEDEC site, but it’s free.)

  • “Targeted Row Refresh” (TRR) mode, which allows cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory controller to ask cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM device to refresh a row’s neighbours.
  • A “Maximum Activate Count” (MAC) metadata field, which specifies how many activations a row can safely endure before its neighbours need refreshing.

  (The LPDDR4 spec does not mention “rowhammer” by name, but it does use cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 term “victim row”.)

• We found that at least one DRAM vendor indicates, in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir public data sheets, that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y implement rowhammer mitigations internally within a DRAM device, requiring no special memory controller support.

Some of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 newer models of laptops that we tested did not exhibit bit flips. A possible explanation is that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se laptops implement some rowhammer mitigations.

BIOS updates and increasing refresh rates

Have hardware vendors silently rolled out any BIOS updates to mitigate cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer problem by changing how cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 BIOS configures cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CPU’s memory controller?

As an experiment, we measured cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 time required to cause a bit flip via double-sided hammering on one Model #4 laptop. This ran in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 “less than 5 minutes” range. Then we updated cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 laptop’s BIOS to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 latest version and re-ran cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hammering test.

We initially thought this BIOS update had fixed cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 issue. However, after almost 40 minutes of sequentially hammering memory, some locations exhibited bit flips.

We conjecture that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 BIOS update increased cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM refresh rate, making it harder — but not impossible — to cause enough disturbance between DRAM refresh cycles. This fits with data from Yoongu Kim et al’s paper (see Figure 4) which shows that, for some DRAM modules, a refresh period of 32ms is not short enough to reduce cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 error rate to zero.

We have not done a wider test of BIOS updates on ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r laptops.

Monitoring for row hammering using perf counters

It might be possible to detect row hammering attempts using CPUs’ performance counters. In order to hammer an area of DRAM effectively, an attacker must generate a large number of accesses to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 underlying DRAM in a short amount of time. Whecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r this is done using CLFLUSH or using only normal memory accesses, it will generate a large number of cache misses.

Modern CPUs provide mechanisms that allow monitoring of cache misses for purposes of performance analysis. These mechanisms can be repurposed by a defender to monitor cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 system for sudden bursts of cache misses, as truly cache-pessimal access patterns appear to be rare in typical laptop and desktop workloads. By measuring “time elapsed per N cache misses” and monitoring for abnormal changes, we have been able to detect aggressive hammering even on systems that were running under a heavy load (a multi-core Linux kernel compile) during cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 attack. Unfortunately, while detection seems possible for aggressive hammering, it is unclear what to do in response, and unclear how common false positives will be.

While it is likely that attackers can adapt cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir attacks to evade such monitoring, this would increase cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 required engineering effort, making this monitoring somewhat comparable to an intrusion detection system.

On disclosures

The computing industry (of which Google is a part) is accustomed to security bugs in software. It has developed an understanding of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 importance of public discussion and disclosure of security issues. Through cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se public discussions, it has developed a better understanding of when bugs have security implications. Though cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 industry is less accustomed to hardware bugs, hardware security can benefit from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same processes of public discussion and disclosure.

With this in mind, we can draw two lessons:

• Exploitability of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bug: Looking backward, had cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re been more public disclosures about cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer problem, it might have been identified as an exploitable security issue sooner. It appears that vendors have known about rowhammer for a while, as shown by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 presence of rowhammer mitigations in LPDDR4. It may be that vendors only considered rowhammer to be a reliability problem.

• Evaluating machines: Looking forward, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 release of more technical information about rowhammer would aid evaluation of which machines are vulnerable and which are not. At cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 time of writing, it is difficult to tell which machines are definitely safe from rowhammer. Testing can show that a machine is vulnerable, but not that it is invulnerable.

We explore cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se two points in more detail below.

On exploitability of bugs

Vendors may have considered rowhammer to be only a reliability issue, and assumed that it is too difficult to exploit. None of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 public material we have seen on rowhammer (except for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 paper by Yoongu Kim et al) discusses security implications.

However, many bugs that appear to be difficult to exploit have turned out to be exploitable. These bugs might initially appear to be “only” reliability issues, but are really security issues.

An extreme example of a hard-to-exploit bug is described in a recent Project Zero blog post (see “The poisoned NUL byte, 2014 edition”). This shows how an off-by-one NUL byte overwrite could be exploited to gain root privileges from a normal user account.

To many security researchers, especially those who practice writing proof-of-concept exploits, it is well known that bit flips can be exploitable. For example, a 2003 paper explains how to use random bit flips to escape from a Java VM. (See “Using Memory Errors to Attack a Virtual Machine” by Sudhakar Govindavajhala and Andrew W. Appel.)

Furcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365rmore, as we have shown, rowhammer-induced bit flips are sometimes more easily exploitable than random bit flips, because cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y are repeatable.

On vulnerability of machines

We encourage vendors to publicly release information about past, current and future devices so that security researchers, and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 public at large, can evaluate cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m with reference to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer problem.

The following information would be helpful:

• For each model of DRAM device:

  • Is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM device susceptible to rowhammer-induced bit flips at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 physical level?
  • What rowhammer mitigations does cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM device implement? Does it implement TRR and MAC? Does it implement mitigations that require support from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory controller, or internal mitigations that don't require this?

• For each model of CPU:

  • What mitigations does cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CPU's memory controller implement? Do cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se mitigations require support from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM devices?
  • Is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re public documentation for how to program cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory controller on machine startup?
  • Is it possible to read or write cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory controller's settings after startup, to verify mitigations or enable mitigations?
  • What scheme does cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory controller use for mapping physical addresses to DRAM row, bank and column numbers? This is useful for determining which memory access patterns can cause row hammering.

• For each BIOS: What rowhammer mitigations does cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 BIOS enable in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 CPU's memory controller settings? For example, does cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 BIOS enable a double refresh rate, or enable use of TRR? Is it possible to review this?

At cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 time of writing, we weren't able to find publicly available information on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 above in most cases.

If more of this information were available, it would be easier to assess which machines are vulnerable. It would be easier to evaluate a negative test result, i.e. cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 absence of bit flips during testing. We could explain that a negative result for a machine is because (for example) its DRAM implements mitigations internally, or because its DRAM isn't susceptible at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 physical level (because it was manufactured using an older process), or because its BIOS enables 2x refresh. Such an explanation would give us more confidence that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 negative test result occurred not because our end-to-end testing was insufficient in some way, but because cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 machine is genuinely not vulnerable to rowhammer.

We expect researchers will be interested in evaluating cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 details of rowhammer mitigation algorithms. For example, does a device count row activations (as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 MAC scheme suggests cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y should), or does it use probabilistic methods like PARA? Will cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 mitigations be effective against double-sided row hammering as well as single-sided hammering? Could cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re be any problems if both cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM device and memory controller independently implement cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir own rowhammer mitigations?

Conclusion

We have shown two ways in which cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM rowhammer problem can be exploited to escalate privileges. History has shown that issues that are thought to be “only” reliability issues often have significant security implications, and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 rowhammer problem is a good example of this. Many layers of software security rest on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 assumption cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 contents of memory locations don't change unless cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 locations are written to.

The public discussion of software flaws and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir exploitation has greatly expanded our industry’s understanding of computer security in past decades, and responsible software vendors advise users when cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir software is vulnerable and provide updates. Though cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 industry is less accustomed to hardware bugs than to software bugs, we would like to encourage hardware vendors to take cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same approach: thoroughly analyse cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 security impact of “reliability” issues, provide explanations of impact, offer mitigation strategies and — when possible — supply firmware or BIOS updates. Such discussion will lead to more secure hardware, which will benefit all users.

Credits

• Matcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365w Dempsky proposed that bit flips in PTEs could be an effective route for exploiting rowhammer.
• Thomas Dullien helped with investigating how many machines are affected, came up with double-sided hammering, ran cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 BIOS upgrade experiment, and helped fill in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 details of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 PTE bit flipping exploit.