Aktuelle Entwicklungen der Hardwaresicherheit

Warum galt bei VM-basierten TEEs die Verschlüsselung des Speichers virtueller Maschinen allein als unzureichend, sodass wie bei AMD SEV-SNP Mechanismen zum Schutz der Speicherintegrität hinzugefügt wurden? Welche Begründung ist richtig?

  1. AAuch bei verschlüsseltem Speicher verwaltet der Hypervisor den Schlüssel der virtuellen Maschine und kann damit den Speicher außerhalb der CPU beliebig entschlüsseln
  2. BDurch die Verschlüsselung halbiert sich der für die virtuelle Maschine nutzbare Speicher, wodurch mehr Seiten ausgelagert werden
  3. CAuch ohne die Inhalte lesen zu können, kann der Hypervisor Seitenzuordnungen ändern oder alten Geheimtext zurückschreiben und so die virtuelle Maschine aus dem Tritt bringen
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Antwort: C. Auch ohne die Inhalte lesen zu können, kann der Hypervisor Seitenzuordnungen ändern oder alten Geheimtext zurückschreiben und so die virtuelle Maschine aus dem Tritt bringen

Bei der frühen Speicherverschlüsselung konnte der Hypervisor den Geheimtext zwar nicht lesen, aber die Seiten einer virtuellen Maschine anderen Orten neu zuordnen, früher gesicherten alten Geheimtext zurückschreiben (Replay) oder den Geheimtext beschädigen. Wird der Geheimtext verändert, ergibt die Entschlüsselung lediglich einen unvorhersehbaren Wert, sodass die virtuelle Maschine die Manipulation nicht bemerkt; Forschungsarbeiten zeigten Angriffe, die dies als Ausgangspunkt nutzten. Bei SEV-SNP prüft die CPU eine Tabelle (RMP), die für jede physische Seite die besitzende virtuelle Maschine und die zugeordnete Adresse festhält, und verhindert so, dass der Hypervisor in Seiten einer virtuellen Maschine schreibt oder ihre Zuordnungen vertauscht. Nach öffentlichen Unterlagen mit Stand Mitte der 2020er-Jahre liegen fortgeschrittene physische Angriffe, etwa die direkte Manipulation des Speicherbusses im Betrieb, außerhalb dessen, wovor SEV-SNP schützt.

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Weitere Fragen zu Aktuelle Entwicklungen der Hardwaresicherheit

  1. Betrachtet wird eine Schaltung, die eine Speicherverschlüsselung um Manipulationserkennung und Replay-Schutz ergänzt. Für jede 64-Byte-Cache-Zeile werden ein 8-Byte-MAC (ein Code zur Erkennung von Manipulationen) und ein 8-Byte-Zähler, der bei jedem Schreibvorgang erhöht wird, im Hauptspeicher abgelegt. Welcher zusätzliche Speicherbedarf ergibt sich im Verhältnis zur geschützten Datenmenge, wenn der Baum zum Schutz der Zähler unberücksichtigt bleibt?
  2. Im Confidential Computing prüft der Verifikationsserver des Nutzers (der Prüfer) den Attestation-Bericht, den er von einer VM-basierten TEE erhalten hat, bevor er den Schlüssel zum Entschlüsseln der Daten übergibt. Welche Kombination von Prüfpunkten des Prüfers ist am besten geeignet?
  3. Mit Stand Mitte der 2020er-Jahre bietet manche GPU für Rechenzentren Funktionen, mit denen sie sich zusammen mit der TEE einer CPU für Confidential Computing nutzen lässt. Welche Aussage beschreibt das Prinzip dieses Mechanismus richtig?
  4. Welche Beschreibung des in Arm CCA (Confidential Compute Architecture) eingeführten Realm ist richtig?
  5. Welche Beschreibung der Capabilities in der als CHERI bezeichneten Befehlssatzerweiterung ist richtig?