Дефекты проектирования Intel Core 2 Duo - Ошибка деления в Pentium

Приложение

Ошибка деления в Pentium

Самая громкая ошибка в Pentium была обнаружена в 1995 году и продемонстрирована на следующем примере: x – (x/y)*y, результат которого (если только y != 0), должен быть равен нулю, однако при определенных значениях x и y (x = 4195835, y = 3145727) процессор выдавал… 256! Потрясающая точность, однако!

Журналисты подхватили сенсацию, вынудив Intel пойти на замену процессоров, чего она изначально делать не хотела, доказывая, что людям, далеким от математики, точные вычисления не нужны, а вероятность проявления ошибки на произвольном (а не умышленно подготовленном) наборе данных близка к нулю.

С тех пор сообщений об ошибках в ЦП как будто бы не отмечалось. И потому заявление Тео де Раадта, что Core 2 Duo содержит огромное количество ошибок, многие из которых допускают удаленный захват управления, стало очередной сенсацией года.

Текст сообщения Тео де Раадта, опубликованный в конце июня 2007 года

В настоящий момент разработчики программного обеспечения и производители железа заняты разработкой «костылей», исправляющих серьезные ошибки в процессорах серии Intel Core 2, содержащих адское количество багов, и некоторых из этих багов не просто мелкие дефекты проектирования, а реальные дыры, которые несомненно могут быть использованы для атак с прикладного уровня. Ряд ошибок невозможно ни исправить, ни найти обходное решение для предотвращения их возникновения. Intel ограничивается тем, что предоставляет техническую информацию производителям BIOS и ведущим разработчикам коммерческих операционных систем. Open Source-сообщество брошено на произвол судьбы.

Вот полная (текущая) errata: http://download.intel.com/design/processor/specupdt/31327914.pdf (ссылка не работает, т.к. номер спецификации постоянно обновляется, и последняя версия может быть найдена по базовой ссылке: http://www.intel.com/design/core2duo/documentation.htm?iid=prod_core2duo+ tab_techdocs#specupdt. – Прим. переводчика):

• Мы готовы биться об заклад, что ошибок на самом деле гораздо больше, чем анонсировано – с каждым месяцем errata становится все больше и больше (так оно и оказалось в последствии. – Прим. автора).
• Intel существенно преуменьшает значимость обнаруженных ошибок – практически все операционные системы вляпаются в эти баги.
• В сущности MMU (Memory Management Unit – блок управления памятью) подвергся существенным конструктивным изменениям и работает совсем не так, как в предыдущем поколении x86-процессоров. Мало того, что он превратился в сплошное скопище «тараканов», Intel сделала решительный шаг вперед, определив, по ее выражению, «новые методы обработки страничных таблиц» (см. стр. 58 – тут не совсем понятно, что именно смотреть и где, поиск по фразе в Google выдает ссылки только на сообщение Тео де Раадта и ни одного документа от самой Intel. – Прим. автора).
• Некоторые ошибки имеют прямое отношение к технике «переполнения буферов» (самая популярная разновидность атак на сегодняшний день. – Прим. автора), где защита от записи или атрибут «неисполняемый» нагло игнорируются процессором. Другие ошибки связаны с некогерентностью (т.е. несогласованностью) инструкций сопроцессора или же производят разрушения памяти – вне области, отведенной в пользование прикладного процесса, посредством последовательности «обычных» (т.е. непривилегированных) машинных инструкций.
• Все это кажется совершенно невероятным, но это факт!

Вот краткий сводный конспект ошибок Core 2 Duo для нетехнических людей: http://www.geek.com/images/geeknews/2006Jan/core_duo_errata__2006_01_21__full.gif (тут Theo de Raadt слегка противоречит сам себе, поскольку приводит конспект совсем другой errata, с другими ошибками и другой нумераций, поэтому перечисленные ниже номера ошибок не имеют к нему никакого отношения. – Прим. автора).

Примечание: некоторые ошибки типа AI65, AI79, AI43, AI39, AI90, AI99 пугают нас так, что душа, минуя пятки, спускается прямо в преисподнюю. Эти «штучки» не могут быть исправлены программным путем, т.е. посредством модификации исходного кода операционной системы и/или приложений, и некоторые из них затрагивают все операционные системы, выпущенные до середины 2008 года, поскольку MMU любых Intel/AMD и совместимых с ними процессоров всегда управлялся одним и тем же способом. И вот теперь Intel говорит нам, что TLB-буферы, входящие в состав MMU, должны «сбрасываться» на совершенно иной манер. Но даже сделав это, ошибки процессора, перечисленные в errata, не позволят создать стабильно работающей операционной системы.

Как уже говорилось, в обозначенном списке скрываются 20-30 ошибок, которые не могут быть преодолены программным путем на уровне операционной системы, и эти ошибки создают потенциальную угрозу для атаки на машину. Готов поставить на заклад кучу денег, что по крайней мере 2-3 из них реально способны на это.

Например, AI90 подходит для атаки на некоторые операционные системы (двоичные сборки OpenBSD в конфигурации по умолчанию к ним не относятся). В настоящий момент я бы не рекомендовал приобретать машины, построенные на базе Intel Core 2, до тех пор пока дефекты проектирования не будут исправлены (что, по моим подсчетам, займет больше года). Intel должна стать более «прозрачной» (а не зажимать технические детали, рассылая их только разработчикам BIOS и коммерческих операционных систем. – Прим. автора). Между тем мне хотелось бы отметить, что AMD с каждым днем становится все менее и менее полезной для Open Source-сообщества, поскольку количество ошибок, обнаруженных в ее процессорах, растет не менее стремительно.

Сводный конспект основных ошибок Core 2 Duo, на который ссылается Theo de Raadt