NVIDIA Подтвердила Уязвимость Атаки Перепадом Напряжения на Системе Автопилота Tesla

Новая исследовательская работа из Германии раскрывает, что NVIDIA подтвердила уязвимость аппаратного обеспечения, которая позволяет злоумышленнику получить привилегированный контроль над выполнением кода системы автопилота Tesla. Атака включает в себя “классический” метод дестабилизации аппаратного обеспечения путем введения перепадов напряжения, что в данном случае позволяет разблокировать загрузчик, который обычно отключен для потребителей и предназначен для лабораторных условий.

Атака также действительна для информационной системы Mercedes-Benz, хотя с显然 меньшими потенциально вредными последствиями.

Работа под названием Забытая угроза перепада напряжения: Кейс-стади на Nvidia Tegra X2 SoCs, поступила из Технического университета Берлина, и является продолжением некоторых предыдущих исследований, в которых была раскрыта podobная эксплуатация в AMD Secure Encrypted Virtualization, опубликованная 12 августа.

Новая работа гласит:

Мы ответственно раскрыли наши результаты Nvidia, включая наш экспериментальный стенд и параметры. Nvidia воспроизвела наши эксперименты и подтвердила, что внедрение ошибок влияет на протестированный Tegra Parker SoC и более ранние чипы. Согласно им, все более новые Tegra SoCs будут содержать контрмеры для смягчения этих типов атак. Кроме того, они предложили контрмеры для снижения эффективности атаки перепада напряжения на уязвимых чипах…

Работа гласит, что такой тип атаки, продемонстрированный в их исследовании, может позволить злоумышленнику изменить прошивку системы для вмешательства в важные системы управления, включая то, как автономный автомобиль реагирует на человеческие препятствия.

Они отмечают, что даже вмешательство в системы дисплея кабины несет в себе реальную опасность, позволяя отображать ложную информацию о текущей скорости движения и другой важной информации, необходимой для безопасной эксплуатации транспортного средства.

Атака Перепадом Напряжения

Атака перепадом напряжения (FI), также известная как перепад напряжения, просто переводит систему питания на более высокое или низкое напряжение на короткий момент. Это очень старый вид атаки; исследователи отмечают, что смарт-карты были защищены от этого подхода два десятилетия назад, и предполагают, что производители микрочипов фактически забыли об этом конкретном векторе атаки.

Однако они признают, что защита системы на кристалле (SoC) стала более сложной в последние годы из-за сложных деревьев питания и более высоких скоростей потребления энергии, которые могут усугубить потенциальное нарушение, вызванное нарушенной подачей питания.

Атаки такого типа были возможны против более старого NVIDIA Tegra X1 SoC в прошлом. Однако более новый Tegra X2 SoC (‘Parker’) присутствует в более критических системах, включая полуавтономную систему автопилота Tesla, а также в системах, используемых Mercedes-Benz и Hyundai.

Новая работа демонстрирует атаку перепада напряжения на Tegra X2 SoC, которая позволила исследователям извлечь содержимое из внутренней памяти только для чтения (iROM) системы. Помимо компрометации интеллектуальной собственности производителей, это позволяет полностью отключить доверенную выполнение кода.

Возможен Постоянный Компромисс

Кроме того, вторжение не является хрупким или обязательно уничтоженным при перезагрузке: исследователи разработали “аппаратный имплант”, способный постоянно отключить корень доверия (RoT).

Диаграмма ‘crowbar circuit’, разработанного немецкими исследователями – постоянной аппаратной модификации, способной манипулировать корнем доверия в Tegra X2. Источник: https://arxiv.org/pdf/2108.06131.pdf

Чтобы составить карту эксплуатации, исследователи попытались разблокировать скрытую документацию об X2 – скрытые файлы заголовков, включенные в состав L4T пакета. Отображения описаны, хотя и не явно, в онлайн-документации для Jetson TX2 Boot Flow.

Управление потоком загрузки TX2. Источник: https://docs.nvidia.com/

Однако, хотя они смогли получить необходимую информацию из экстрагированных файлов заголовков, исследователи отмечают, что они также получили значительную помощь, просматривая GitHub для малоизвестного кода, связанного с NVIDIA:

До того, как мы поняли, что файл заголовка предлагается Nvidia, мы искали его на GitHub. Помимо нахождения репозитория, который включает код Nvidia, поиск также обнаружил репозиторий под названием ”switch-bootroms”. Этот репозиторий включает утечку исходного кода BR для Tegra SoCs с номерами моделей T210 и T214, тогда как T210 является оригинальной моделью Tegra X1 (кодовое название ”Erista”), и T214 является обновленной версией, также называемой Tegra X1+ (кодовое название ”Mariko”). X1+ включает более быстрые тактовые частоты и, судя по комментариям и коду в репозитории, защищен от FI. Во время наших расследований доступ к этому коду значительно увеличил наше понимание X2.’

(Сноски преобразованы в гиперссылки мной)

Все предохранители и криптографические коды были обнаружены с помощью нового метода, и более поздние этапы системы загрузки были успешно расшифрованы. Наиболее заметным достижением эксплуатации является, вероятно, возможность сделать ее постоянной после перезагрузки с помощью специального аппаратного обеспечения, метод, который был впервые разработан командой Xecutor для имплантата Nintendo Switch на чипе X1.

Смягчение

Работа предлагает ряд методов укрепления, которые могли бы сделать будущие итерации SoC X-серии устойчивыми к атакам перепада напряжения. Обсуждая этот вопрос с NVIDIA, компания предложила, что в случае существующих SoC изменения на уровне платы будут полезны, включая использование эпоксидных смол, устойчивых к разложению под воздействием тепла и растворителей. Если схему нельзя легко разобрать, то ее компрометация намного сложнее.

Работа также предлагает, что выделенная печатная плата (PCB) для SoC является одним из способов исключить необходимость конденсаторов связи, которые являются частью описанной атаки.

Для будущих конструкций SoC использование схемы обнаружения перепада напряжения между доменами, которая была недавно запатентована NVIDIA, может позволить срабатывать сигналы тревоги в случае злонамеренных или подозрительных нарушений напряжения.

Решение проблемы через программное обеспечение является более сложной задачей, поскольку характеристики ошибок, которые эксплуатируются, трудно понять и противостоять на уровне программного обеспечения.

Работа отмечает, с некоторым удивлением, что большинство очевидных мер безопасности были разработаны с течением времени для защиты более старого чипа X1, но отсутствуют в X2.

Отчет заключает:

Производители и разработчики не должны забывать о, казалось бы, простых аппаратных атаках, которые существуют уже более двух десятилетий.’