Η NVIDIA Επιβεβαιώνει την Ευπάθεια Voltage Glitch Attack στο Tesla Autopilot

Μια νέα έρευνα από τη Γερμανία αποκαλύπτει ότι η NVIDIA έχει επιβεβαιώσει μια ευπάθεια υλικού που επιτρέπει σε έναν επιτιθέμενο να αποκτήσει προνομιακή έλεγχο της εκτέλεσης του κώδικα για το σύστημα αυτόνομης οδήγησης της Tesla. Η επίθεση περιλαμβάνει μια «κλασική» μέθοδο ασταθένισης του υλικού με την εισαγωγή παλμών τάσης, η οποία σε αυτή την περίπτωση ermögνίζει την απεμπλοκή ενός bootloader που συνήθως είναι απενεργοποιημένο για τους καταναλωτές και προορίζεται για εργαστηριακές συνθήκες.

Η επίθεση είναι επίσης έγκυρη για το σύστημα ψυχαγωγίας της Mercedes-Benz, αν και με σαφώς λιγότερες δυνητικά επιζήμιες συνέπειες.

Το έγγραφο, με τίτλο Η Ξεχασμένη Απειλή της Voltage Glitching: Μια Μελέτη Περίπτωσης για τους NVIDIA Tegra X2 SoCs, προέρχεται από το Technische Universitat Berlin, ακολουθώντας κάποια από τις πρόσφατες εργασίες των ερευνητών που αποκάλυψαν μια παρόμοια εκμετάλλευση στην AMD Secure Encrypted Virtualization, δημοσιευμένη στις 12 Αυγούστου.

Το νέο έγγραφο αναφέρει:

Επικοινωνήσαμε υπεύθυνα με την NVIDIA για τις ανακαλύψεις μας, συμπεριλαμβανομένου του πειραματικού μας συνόλου και των παραμέτρων. Η NVIDIA ανακατασκεύασε τα πειράματά μας και επιβεβαίωσε ότι η ένεση σφάλματος επηρεάζει τον Tegra Parker SoC και τους παλαιότερους chíπ. Σύμφωνα με την εταιρεία, όλοι οι νεότεροι Tegra SoCs θα περιέχουν αντίμετρα για να μετριάσουν αυτούς τους τύπους επιθέσεων. Επιπλέον, πρότειναν αντίμετρα για να μειώσουν την αποτελεσματικότητα της ένεσης τάσης σε ευάλωτους chíπ…

Το έγγραφο αναφέρει ότι ο τύπος της επίθεσης που αποδείχθηκε στη μελέτη τους θα μπορούσε να επιτρέψει σε έναν αντίπαλο να τροποποιήσει το firmware του συστήματος για να διαταράξει κρίσιμους έλεγχους, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο ένα αυτόνομο όχημα αντιδρά σε ανθρώπινες εμπόδια.

Σημειώνουν ότι ακόμη και η διατάραξη του συστήματος οθόνης του πιλοτηρίου συνεπάγεται πραγματικό κίνδυνο, επιτρέποντας την εμφάνιση λανθασμένων πληροφοριών σχετικά με την τρέχουσα ταχύτητα οδήγησης και άλλες πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την ασφαλή λειτουργία του οχήματος.

Ένεση Τάσης

Η ένεση τάσης (FI), επίσης γνωστή ως Voltage Glitching, απλώς υπερβολικά ή υποβολικά φορτίζει το σύστημα για einen момент. Είναι μια πολύ παλιά μορφή επίθεσης; οι ερευνητές σημειώνουν ότι οι έξυπνες κάρτες ενισχύθηκαν ενάντια σε αυτήν την προσέγγιση πριν από δύο δεκαετίες, και υποδηλώνουν ότι οι κατασκευαστές chíπ έχουν αποτελεσματικά ξεχάσει αυτήν την συγκεκριμένη διαδικασία επίθεσης.

Ωστόσο, αναγνωρίζουν ότι η προστασία ενός Συστήματος σε Chíπ (SoC) έχει γίνει πιο σύνθετη τα τελευταία χρόνια λόγω σύνθετων δέντρων ισχύος και υψηλότερων ρυθμών κατανάλωσης ισχύος που μπορούν να επιδεινώσουν τη δυνητική διαταραχή που προκαλείται από μια διαταραγμένη παροχή ισχύος.

Επίθεσεις αυτού του τύπου έχουν αποδειχθεί δυνατές ενάντια στον παλαιότερο NVIDIA Tegra X1 SoC στο παρελθόν. Ωστόσο, ο νεότερος Tegra X2 SoC (‘Parker’) είναι παρών σε πιο κρίσιμα συστήματα, συμπεριλαμβανομένου του ημι-αυτόνομου συστήματος οδήγησης της Tesla, καθώς και σε συστήματα που χρησιμοποιούνται από την Mercedes-Benz και Hyundai οχήματα.

Το νέο έγγραφο αποδεικνύει μια επίθεση Voltage Glitching στο Tegra X2 SoC που επέτρεψε στους ερευνητές να εξαγάγουν περιεχόμενο από την εσωτερική Μόνο-Διαβάσιμη Μνήμη (iROM) του συστήματος. Εκτός από την αμφισβήτηση της πνευματικής ιδιοκτησίας των κατασκευαστών, αυτό επιτρέπει την πλήρη απενεργοποίηση της Εκτέλεσης Εμπιστευμένου Κώδικα.

Πιθανή Μόνιμη Παρέμβαση

Επιπλέον, η εισβολή δεν είναι εύθραυστη ή απαραίτητα καταστρέφεται κατά την επανεκκίνηση: οι ερευνητές ανέπτυξαν einen «υλικό εμφύτευμα» ικανό να απενεργοποιήσει μόνιμα τον Ριζικό Πεδίο Εμπιστοσύνης (RoT).

Διάγραμμα ενός ‘crowbar circuit’ που αναπτύχθηκε από τους Γερμανούς ερευνητές – μια μόνιμη υλική τροποποίηση ικανή να χειρίζεται τον Ριζικό Πεδίο Εμπιστοσύνης στο Tegra X2. Source: https://arxiv.org/pdf/2108.06131.pdf

Για να χαρτογραφήσουν την εκμετάλλευση, οι ερευνητές προσπάθησαν να ξεκλειδώσουν κρυφές τεκμηρίωση σχετικά με τον X2 – κρυφές αρχείο κεφαλίδων που περιλαμβάνονται ως μέρος του L4T πακέτου. Οι χαρτογραφήσεις περιγράφονται, αν και όχι ρητά, στην ονλайν τεκμηρίωση για την Jetson TX2 Boot Flow.

Έλεγχος ροής του boot λογισμικού του TX2. Source: https://docs.nvidia.com/

Ωστόσο, αν και μπόρεσαν να αποκτήσουν τις απαραίτητες πληροφορίες από τα εξαγόμενα αρχείο κεφαλίδων, οι ερευνητές σημειώνουν ότι έλαβαν σημαντική βοήθεια αναζητώντας στο GitHub για ασήμαντο κώδικα NVIDIA:

Πριν να συνειδητοποιήσουμε ότι το αρχείο κεφαλίδων προσφέρεται από την NVIDIA, αναζητήσαμε για αυτό στο GitHub. Εκτός από το να βρούμε ένα αποθετήριο που περιλαμβάνει τον κώδικα NVIDIA, η αναζήτηση μας αποκάλυψε επίσης ένα αποθετήριο που ονομάζεται ”switch-bootroms”. Αυτό το αποθετήριο περιλαμβάνει διαρρεύσαντα κώδικα BR για τους Tegra SoCs με αριθμούς μοντέλων T210 και T214, ενώ ο T210 είναι το αρχικό μοντέλο του Tegra X1 (κωδικόνομα ”Erista”), και ο T214 είναι μια ενημερωμένη έκδοση, επίσης ονομάζεται Tegra X1+ (κωδικόνομα ”Mariko”). Ο X1+ περιλαμβάνει ταχύτερους ρυθμούς ρολογιού και, κρίνοντας από σχόλια και κώδικα στο αποθετήριο, έχει ενισχυθεί ενάντια στην FI. Κατά τη διάρκεια των ερευνών μας, η πρόσβαση σε αυτόν τον κώδικα αυξήθηκε σημαντικά την κατανόησή μας για τον X2.’

(Σημειώσεις που μετατράπηκαν σε υπερσύνδεσμους από εμένα)

Όλες οι σφραγίδες και κρυπτογραφικοί κώδικες αποκαλύφθηκαν από τη νέα μέθοδο, και τα μεταγενέστερα στάδια του συστήματος bootloader αποκρυπτογραφήθηκαν επιτυχώς. Η πιο αξιοσημείωτη επιτυχία της εκμετάλλευσης είναι η khảότητα να την κάνει μόνιμη через επανεκκίνηση μέσω αφιερωμένου υλικού, μια τεχνική που αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από την Team Xecutor για το Nintendo Switch εμφύτευμα στην σειρά chíπ X1.

Μηχανισμοί Αντιμετώπισης

Το έγγραφο προτείνει μια σειρά από μεθόδους ενίσχυσης που θα μπορούσαν να κάνουν τις μελλοντικές εκδόσεις του X-series SoC ανθεκτικές σε επιθέσεις voltage glitching. Συζητώντας το ζήτημα με την NVIDIA, η εταιρεία πρότεινε ότι για τις υφιστάμενες SoC, οι αλλαγές στο επίπεδο πίνακα θα ήταν χρήσιμες, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης εποξικών που είναι ανθεκτικά στη διάσπαση από θερμότητα και διαλύτες. Αν ο κύκλωμα δεν μπορεί εύκολα να αποσυναρμολογηθεί, είναι πολύ πιο δύσκολο να το παραβιάσει.

Το έγγραφο προτείνει επίσης ότι ένας αφιερωμένος έντυπος κύκλωμα (PCB) για τον SoC είναι ένας τρόπος να εξαιρεθεί η ανάγκη για συζευκτικές tụβες, οι οποίες αποτελούν μέρος της περιγραφής της επίθεσης.

Για τις μελλοντικές σχεδιάσεις SoC, η χρήση ενός δια-τομεακού κυκλώματος ανίχνευσης παλμών τάσης που πρόσφατα κατοχυρώθηκε από την NVIDIA θα μπορούσε να επιτρέψει την ενεργοποίηση ενημερώσεων σε περίπτωση κακόβουλου ή υποψίας παλμών τάσης.

Η αντιμετώπιση του προβλήματος μέσω λογισμικού είναι πιο μια πρόκληση, поскольку τα χαρακτηριστικά των σφαλμάτων που εκμεταλλεύονται είναι δύσκολο να κατανοηθούν και να αντιμετωπιστούν σε επίπεδο λογισμικού.

Το έγγραφο παρατηρεί, φαινομενικά με κάποια έκπληξη, ότι οι περισσότεροι από τους φανερούς φραγμούς έχουν εξελιχθεί με τον καιρό για να προστατεύσουν τον παλαιότερο X1 chíπ, αλλά είναι απώντες στο X2.

Η αναφορά καταλήγει:

‘Οι κατασκευαστές και οι σχεδιαστές δεν πρέπει να ξεχάσουν τις φαινομενικά απλές υλικές επιθέσεις που έχουν υπάρξει για πάνω από δύο δεκαετίες.’