NVIDIA vahvistaa, että Tesla Autopilottiin kohdistuva jänniteviatukkuhyökkäys on mahdollinen

Uusi tutkimuspaperi Saksasta paljastaa, että NVIDIA on vahvistanut, että laitteistovaurio sallii hyökkääjän saada etuoikeutetun ohjelmointikielen suorittamisen Tesla-autopilottijärjestelmässä. Hyökkäys kohdistuu vanhaan menetelmään, jossa laitteiston epävakauttaminen aiheutetaan jännitesyöksyllä, mikä mahdollistaa bootloaderin avaamisen, joka on yleensä pois käytöstä kuluttajille ja tarkoitettu laboratorio-olosuhteisiin.

Hyökkäys on myös voimassa Mercedes-Benzin viihdeohjelmistolle, vaikka seuraukset ovat vähäisemmät.

Tutkimuspaperi, jonka otsikko on Jänniteviatukku-uhan unohtaminen: Nvidia Tegra X2 SoC:n tapaustutkimus, on julkaistu Technische Universitat Berlinin toimesta, ja se jatkaa aiemman tutkimuksen linjaa, jossa paljastettiin samankaltainen hyökkäys AMD Secure Encrypted Virtualizationiin, julkaistu 12. elokuuta.

Tutkimuspaperi toteaa:

Ilmoitimme löydöstämme Nvidialle, mukaan lukien kokeellinen asetelma ja parametrit. Nvidia toisti kokeemme ja vahvisti, että viatukku vaikuttaa testattuihin Tegra Parker SoC:hen ja aiempiin suorittimiin. Heidän mukaansa kaikki uudemmilla Tegra SoC:illa on vastatoimet, jotka estävät tämänkaltaiset hyökkäykset. Lisäksi he ehdottivat vastatoimia, joilla voidaan vähentää jänniteviatukkuhyökkäyksen vaikuttavuutta alttiille suorittimille…

Tutkimuspaperi toteaa, että tämänkaltaisen hyökkäyksen avulla voidaan muuttaa järjestelmän ohjelmistoa siten, että se vaikuttaa olennaisiin ohjausjärjestelmiin, mukaan lukien autonomisen ajoneuvon reagointiin ihmisten esteisiin.

He huomauttavat, että jopa ohjaamo- näyttöjärjestelmien muuttaminen voi aiheuttaa vaaraa, sillä se voi johtaa väärään tietoon ajoneuvon nykyisestä nopeudesta ja muista tärkeistä tiedoista, jotka ovat välttämättömiä ajoneuvon turvallisen toiminnan kannalta.

Jänniteviatukku

Jänniteviatukku (FI), joka tunnetaan myös nimellä jännitesyöksy, yksinkertaisesti yliaa tai aliaa järjestelmän virtalähdettä hetkeksi. Se on hyvin vanha hyökkäystapa; tutkijat toteavat, että älykortit on suojattu tällaisia hyökkäyksiä vastaan jo kaksi vuosikymmentä sitten, ja ehdottavat, että piirisuunnittelijat ovat unohtaneet tämän hyökkäysvektorin.

Tutkijat myöntävät kuitenkin, että suojellaan järjestelmää piirillä (SoC) on tullut monimutkaisemmaksi viime aikoina johtuen monimutkaisista virtapuista ja suuremmista virrankulutuksista, jotka voivat lisätä häiriön aiheuttamaa häiriötä.

Tällaisia hyökkäyksiä on mahdollista aiemmin vanhemmalla NVIDIA Tegra X1 SoC:lla. Kuitenkin uudempi Tegra X2 SoC (‘Parker’) on läsnä kriittisemmissä järjestelmissä, mukaan lukien Tesla-autopilottijärjestelmässä, sekä järjestelmissä, joita Mercedes-Benz ja Hyundai käyttävät.

Tutkimuspaperi osoittaa jänniteviatukkuhyökkäyksen Tegra X2 SoC:lle, joka mahdollisti tutkijoiden poistaa sisäisen ainoastaan-luku-muistin (iROM) sisällön järjestelmästä. Tämän lisäksi valmistajien immateriaalioikeuksien vaarantaminen mahdollistaa luotettavan ohjelmointikielen suorittamisen täydellisen poistamisen.

Pysyvä kompromissi mahdollinen

Lisäksi hyökkäys ei ole hauras tai välttämättä tuhoutunut käynnistyksen yhteydessä: tutkijat kehittivät “laitteiston istukan”, joka voi pysyvästi poistaa luottamuksen juuren (RoT).

Saksalaisen tutkimusryhmän kehittämä ‘crowbar-piiri’ – pysyvä laitteistomuutos, joka voi muuttaa Tegra X2:n luottamuksen juurta. Lähde: https://arxiv.org/pdf/2108.06131.pdf

Tutkijat pyrkivät kartoittamaan hyökkäyksen kautta piilotettuja asiakirjoja X2:sta – piilotetut otsikko-tiedostot, jotka ovat osa L4T-pakettia. Kartoitus on kuvattu, vaikka ei eksplisiittisesti, verkkodokumentaatiossa Jetson TX2 Boot Flow:sta.

TX2:n käynnistysohjelmiston virtausohjaus. Lähde: https://docs.nvidia.com/

Kuitenkin, vaikka he pystyivät hankkimaan tarvittavat tiedot vuotaneista otsikko-tiedostoista, tutkijat toteavat, että he saivat myös merkittävää apua etsimällä GitHubista epäselviä NVIDIA-aiheisia koodauksia:

Ennen kuin tajusimme, että otsikko-tiedosto on Nvidia:n tarjoama, etsimme sitä GitHubista. Olemme löytäneet repositoryn, joka sisältää Nvidia-koodin, ja etsintä paljasti myös repositoryn nimeltä ”switch-bootroms”. Tämä repository sisältää vuotaneen BR-lähdetiedoston Tegra SoC:ille, mallinumeroilla T210 ja T214, joista T210 on alkuperäinen Tegra X1 (koodinimi ”Erista”) ja T214 on päivitetty versio, joka tunnetaan myös nimellä Tegra X1+ (koodinimi ”Mariko”). X1+:ssa on nopeammat kellotaajuudet, ja repositoryn kommenttien ja koodin perusteella se on suojattu viatukkuhyökkäyksiltä. Tutkimuksissamme pääsy tähän koodiin lisäsi merkittävästi ymmärrystämme X2:sta.’

(Alaviitteet muutettu hyperlinkkeiksi minun toimestani)

Kaikki sulakkeet ja kryptografiset koodit paljastettiin uuden menetelmän avulla, ja käynnistysjärjestelmän myöhemmät vaiheet purettiin onnistuneesti. Hyökkäyksen merkittävin saavutus on kyky tehdä se pysyväksi uudelleenkäynnistyksellä omistetun laitteiston avulla, tekniikka, jota Team Xecuter kehitti alun perin Nintendo Switch -istukkaa varten X1-piirisarjalle.

Torjunta

Tutkimuspaperi ehdottaa useita kovennusmenetelmiä, joilla voidaan tehdä tulevista X-sarjan SoC:ista vastustuskykyisiä jänniteviatukkuhyökkäyksiä vastaan. Keskustellessaan asiasta Nvidian kanssa, yhtiö ehdotti, että olemassa oleviin SoC:ihin voitaisiin tehdä laitteistomuutoksia, kuten käyttää epoksihartseja, jotka kestävät lämmön ja liuottimien hajoittavaa vaikutusta. Jos piiriä ei voida helposti purkaa, se on paljon vaikeampi kompromittaa.

Tutkimuspaperi ehdottaa myös, että omistettu piirilevy SoC:lle on tapa, jolla voidaan poistaa tarve kytkentäkondensaattoreista, jotka ovat osa kuvaillussa hyökkäyksessä.

Tulevaisuuden SoC-suunnitelmissa voidaan käyttää ristivirtapiirin jänniteviatukku-havaitsemispiiriä, jonka NVIDIA on patentoinut hiljattain, jolloin voidaan aktivoida hälytyksiä, jos jännitteen häiriöitä epäillään.

Ongelman ratkaiseminen ohjelmistojen avulla on haasteellisempaa, koska hyväksikäytettävien viatukkeiden ominaisuudet ovat vaikeat ymmärtää ja torjua ohjelmistotasolla.

Tutkimuspaperi toteaa, ilmeisesti yllättyneenä, että useimmat ilmeiset suojaukset ovat kehittyneet suojelemaan vanhempaa X1-piiriä, mutta ne puuttuvat X2:sta.

Raportti johtaa siihen, että:

‘Valmistajien ja suunnittelijoiden ei pitäisi unohtaa näennäisesti yksinkertaisia laitteistohyökkäyksiä, jotka ovat olleet olemassa jo yli kaksi vuosikymmentä.’