В предыдущей статье был описан ход исследования безопасности прошивок промышленных коммутаторов. Мы показали, что обнаруженные архитектурные недостатки позволяют легко подделывать образы прошивок, обновлять ими свитчи и исполнять свой код на них (а в некоторых случаях — и на подключающихся к свитчам клиентах). В дополнение, мы описали возможности закрепления внедряемого кода на устройствах. Подчеркнули низкое качество кода прошивок и отсутствие механизмов защиты от эксплуатации бинарных уязвимостей.
Мы обещали привести реальный пример сильной модели безопасности прошивок, где модификация исполнимого кода является очень нетривиальной задачей для потенциального злоумышленника.

Встречайте – подсистема Intel Management Engine, самая загадочная составляющая архитектуры современных x86-платформ.

Хочу поговорить об устройстве управления памятью (Memory Management Unit, MMU). Как вы, разумеется, знаете, основной функцией MMU является аппаратная поддержка виртуальной памяти. Словарь по кибернетике под редакцией академика Глушкова говорит нам, что виртуальная память — это воображаемая память, выделяемая операционной системой для размещения пользовательской программы, ее рабочих полей и информационных массивов.

У систем с виртуальной памятью четыре основных свойства:

1. Пользовательские процессы изолированы друг от друга и, умирая, не тянут за собой всю систему
2. Пользовательские процессы изолированы от физической памяти, то есть знать не знают, сколько у вас на самом деле оперативки и по каким адресам она находится.
3. Операционная система гораздо сложнее, чем в системах без виртуальной памяти
4. Никогда нельзя знать заранее, сколько времени займет выполнение следующей команды процессора

Выгода от всех вышеперечисленных пунктов очевидна: миллионы криворуких прикладных программистов, тысячи разработчиков операционных систем и несчетное число эмбеддеров благодарны виртуальной памяти за то, что все они до сих пор при деле.

К сожалению, по какой-то причине все вышеперечисленные товарищи недостаточно почтительно относятся к MMU, а их знакомство с виртуальной памятью обычно начинается и заканчивается изучением страничной организации памяти и буфера ассоциативной трансляции (Translation Lookaside Buffer, TLB). Самое интересное при этом остается за кадром.

На днях решил систематизировать знания, касающиеся принципов отображения оперативной памяти на кэш память процессора. В результате чего и родилась данная статья.

Кэш память процессора используется для уменьшения времени простоя процессора при обращении к RAM.

Основная идея кэширования опирается на свойство локальности данных и инструкций: если происходит обращение по некоторому адресу, то велика вероятность, что в ближайшее время произойдет обращение к памяти по тому же адресу либо по соседним адресам.

Логически кэш-память представляет собой набор кэш-линий. Каждая кэш-линия хранит блок данных определенного размера и дополнительную информацию. Под размером кэш-линии понимают обычно размер блока данных, который в ней хранится. Для архитектуры x86 размер кэш линии составляет 64 байта.



Так вот суть кэширования состоит в разбиении RAM на кэш-линии и отображении их на кэш-линии кэш-памяти. Возможно несколько вариантов такого отображения.

Предлагаем вновь спуститься на низкий уровень и поговорить о безопасности прошивок x86-совместимых компьютерных платформ. В этот раз главным ингредиентом исследования является Intel Boot Guard (не путать с Intel BIOS Guard!) – аппаратно-поддержанная технология доверенной загрузки BIOS, которую вендор компьютерной системы может перманентно включить или выключить на этапе производства. Ну а рецепт исследования нам уже знаком: тонко нарезать реверс-инжинирингом имплементацию данной технологии, описать её архитектуру, наполнив недокументированными деталями, приправить по вкусу векторами атак и перемешать. Подбавим огня рассказом о том, как годами клонируемая ошибка на производстве нескольких вендоров позволяет потенциальному злоумышленнику использовать эту технологию для создания в системе неудаляемого (даже программатором) скрытого руткита.

Кстати, в основе статьи – доклады «На страже руткитов: Intel BootGuard» с конференции ZeroNights 2016 и 29-й встречи DefCon Russia (обе презентации здесь).

О чем эта статья

На Хабре уже несколько раз упоминали о SMM — режиме процессора x86/64 который имеет больше привилегий чем даже режим гипервизора. Нечто подобное есть и в процессорах архитектуры ARMv7 и ARMv8. Вычислительные ядра этих архитектур могут иметь опциональное расширение под названием ARM Security Extensions, которое позволит разделить исполняемый код, память и периферию на два домена — доверенный и недоверенный. Официальное маркетинговое название этой технологии — ARM TrustZone. Но технари чаще предпочитают говорить о security extensions.

Это будет обзорная статья, поэтому я не буду вдаваться в глухие технические дебри. Тем не менее технические детали будут присутствовать. Первая часть статьи будет посвящена вопросу зачем это всё вообще нужно, а вторая — как это работает в общих чертах. Если общество заинтересуется — следующая статья будет содержать больше технических деталей. Кому интересно — добро пожаловать под кат.

Эта статья посвящена тестированию возможности использования технологии Intel Processor Trace (Intel PT) для записи трассы в System Management Mode (SMM) режиме. Работа была выполнена в рамках Summer Of Hack 2019. Автор работы: @sysenter_eip.

Большинство использованных инструментов написаны другими людьми (в частности @d_olex, @aionescu). Результат представляет собой лишь объединение имеющихся инструментов с целью получения трассы исполнения кода в режиме SMM для одной конкретной материнской платы. Однако, материал может быть интересен для тех, кто захочет повторить это для своей платформы или просто интересуется работой SMM.

С течением времени появляется все больше защитных технологий, из-за которых хакерам приходится туже затягивать пояса. Однако у этой медали две стороны: защитные технологии также создают дополнительную поверхность атаки, а чтобы их обойти, нужно только задействовать уязвимости в их коде.

Посмотрим на одну из таких технологий — ARM TrustZone. Ее реализации содержат огромный объем кода, и чтобы искать в них уязвимости, нужен какой-то автоматический способ. Задействуем старый проверенный метод — фаззинг. Но умный!

Будем фаззить специальные приложения, которые появились с введением технологии TrustZone — трастлеты. Чтобы подробно описать выбранный нами способ фаззинга, сначала обратимся к теории про TrustZone, доверенные операционные системы и взаимодействие с обычной операционной системой. Это недолго. Поехали!

Русская версия этой статьи.
Modern PC motherboards' firmware follow UEFI specification since 2010. In 2013, a new technology called Secure Boot appeared, intended to prevent bootkits from being installed and run. Secure Boot prevents the execution of unsigned or untrusted program code (.efi programs and operating system boot loaders, additional hardware firmware like video card and network adapter OPROMs).
Secure Boot can be disabled on any retail motherboard, but a mandatory requirement for changing its state is physical presence of the user at the computer. It is necessary to enter UEFI settings when the computer boots, and only then it's possible to change Secure Boot settings.

Most motherboards include only Microsoft keys as trusted, which forces bootable software vendors to ask Microsoft to sign their bootloaders. This process include code audit procedure and justification for the need to sign their file with globally trusted key if they want the disk or USB flash to work in Secure Boot mode without adding their key on each computer manually.
Linux distributions, hypervisors, antivirus boot disks, computer recovery software authors all have to sign their bootloaders in Microsoft.

I wanted to make a bootable USB flash drive with various computer recovery software that would boot without disabling Secure Boot. Let's see how this can be achieved.

И снова здравствуйте, уважаемые хабрачитатели.

В рамках борьбы за возможность модификации UEFI на ноутбуках HP пришлось отломать еще одну защиту, на этот раз более современную. Видимо, отдел разработки прошивок в HP догадался, что предыдущая защита была не ахти, и потому они решили радикально её улучшить, поэтому метод обхода защиты DXE-тома из предыдущей статьи перестал работать, и мне опять понадобилось вооружаться дизассемблером, разрабатывать конвертер из TE в PE и отвечать на те же вопросы: где находится цифровая подпись, кто именно ее проверяет и как сделать так, чтобы проверка всегда заканчивалась успехом.

Если вас интересуют ответы и описание процесса их поиска — прошу под кат.

Когда-то давно, в начале 2014 года, я назвал состояние безопасности большинства реализаций UEFI "полумифическим". С тех пор минуло полтора года, дело осторожно двигается с мертвой точки, но до сих пор очень многие производители ПК для конечного пользователя не обращают на эту самую безопасность почти никакого внимания — «пипл хавает».
В этой статье речь пойдет о модели угроз и векторах атаки на UEFI, а также о защитах от перезаписи содержимого микросхемы BIOS — самой разрушительной по возможным последствиям атаки.
Если вам интересно, как устроена защита UEFI и какие именно уязвимости в ней так и остаются неисправленными на большинстве современных систем — добро пожаловать под кат.

Продолжаем начатый в прошлом посте разговор о безопасности UEFI, об угрозах и имеющихся защитах от них.
В этот раз речь пойдет об SMM, о том, как он устроен и работает, и почему является желанной целью для атаки.
Пропустившим нулевую и первую части сего опуса — рекомендую прочесть сначала их, остальных покорно прошу под кат.

Продолжаем разговор о безопасности UEFI.
На этот раз речь пойдет об опубликованной в конце 2014 года серьезной уязвимости в реализации ACPI S3 (Sleep Mode), ее эксплуатации и последствиях. Основная «фишка» этой уязвимости в том, что она вскрыла целый класс проблем безопасности UEFI, вообще не считавшихся до этого проблемами, и потому и заслуживает отдельной статьи.
Тем, кто не читал предыдущие статьи цикла — раз и два, предлагаю прочесть сначала их, остальных жду под катом.

Продолжаем говорить о безопасности UEFI, на этот раз речь пойдет об атаках на NVRAM и защите от них.
Неплохая, казалось бы, идея о том, что на микросхеме SPI можно хранить настройки практически вечно, не полагаясь на ненадежную и зависящую от батарейного питания CMOS SRAM, сыграла с разработчиками UEFI весьма злую шутку, теперь NVRAM с каждой новой версией стандарта обрастает все большим количеством костылей и подпорок, и конца этому процессу не видно. Если вам интересно, что именно пытаются подпереть костылем — эта статья для вас.
По традиции, всех, кто еще по каким-то причинам не читал первые три части — рекомендую начать с них, остальных с нетерпением жду под катом.

После небольшого перерыва продолжаем разговор о безопасности UEFI. В этот раз речь пойдет о технологии SecureBoot, ее преимуществах и недостатках, об атаках на нее и защите от них.

Впервые о SecureBoot речь зашла в стандарте UEFI 2.2 в 2011 году, но окончательно все аспекты были реализованы в версии 2.3.1C в начале 2012 года. Основным разработчиком технологии была Microsoft, которая сразу же заявила, что для получения сертификата Windows 8 Ready для своей еще не выпущенной новой ОС требуется реализация и включение SecureBoot по умолчанию на всех новых ПК. Это заявление вызвало волну резкой критики со стороны сторонников свободного ПО, которая успешно докатилась и до Хабра.
Если вам интересно, чем именно закончилось противостояние MS и сообщества, как SecureBoot выглядит после почти 4 лет взросления, и какие атаки на него все еще возможны — добро пожаловать под кат.

Стоп, чуть не забыл: по доброй традиции, набор ссылок на предыдущие части, для тех, кто умудрился их пропустить.

Все хорошее и не очень хорошее когда-нибудь заканчивается, пришла пора понемногу заканчивать и этот цикл статей.
В этой предпоследней части речь пойдет о людях, пашущих на ниве безопасности UEFI с обеих сторон, о полезном в этом деле софте и его авторах и об источниках информации по теме для тех, кому она нужна. Заранее прошу прощения, если забуду упомянуть кого-то важного, поправьте меня в комментариях в таком случае.
Как всегда, ссылки на предыдущие части опуса для тех, кто их пропустил, остальных прошу под кат.

Вот и подошел к концу мой опус о безопасности UEFI. В этой заключительной части осталось поговорить о перспективных технологиях и планах на будущее, да пообщаться с читателями в комментариях.

Если вам интересно, чем безопасности прошивки могут помочь STM, SGX и PSP — жду вас под катом.

Желая показать бунтарский дух и наплевательство на традиции, ссылки на предыдущие части не даю — сами ищите их там.

Данные обещания надо выполнять, тем более, если они сделаны сначала в заключительной части опуса о безопасности UEFI, а потом повторены со сцены ZeroNights 2015, поэтому сегодня поговорим о том, как заставить UEFI SecureBoot работать не на благо Microsoft, как это чаще всего настроено по умолчанию, а на благо нас с вами.
Если вам интересно, как сгенерировать свои собственные ключи для SecureBoot, как установить их вместо стандартных (или вместе с ними), как подписать ваш любимый EFI-загрузчик, как запретить загрузку неподписанного или подписанного чужими ключами кода, как выглядит интерфейс для настройки SecureBoot у AMI, Insyde и Phoenix и почему это, по большому счету, совершенно не важно — добро пожаловать под кат, но опасайтесь большого количества картинок и длинных консольных команд.

В прошлой статье про SecureBoot мне очень не хватало возможности сделать снимок экрана при настройке UEFI через BIOS Setup, но тогда выручило перенаправление текстовой консоли в последовательный порт. Это отличное решение, но доступно оно на немногих серверных материнских платах, и через него можно получить только псевдографику, а хотелось бы получить настоящую — она и выглядит приятнее, и вырезать ее каждый раз из окна терминала не надо.
Вот именно этим мы и займемся в этой статье, а заодно я расскажу, что такое DXE-драйвер и как написать, собрать и протестировать такой самостоятельно, как работают ввод с клавиатуры и вывод на экран в UEFI, как найти среди подключенных устройств хранения такое, на которое можно записывать файлы, как сохранить что-нибудь в файл из UEFI и как адаптировать какой-то внешний код на С для работы в составе прошивки.
Если вам все еще интересно — жду вас под катом.

Здравствуйте, уважаемые читатели. Когда-то очень давно, почти 3 года назад, я написал пару статей о форматах данных, используемых в UEFI-совместимых прошивках. С тех пор в этих форматах мало что изменилось, поэтому писать про них снова я не буду. Тем не менее, в тех статьях был достаточно серьезный пробел — отсутствовали какие-либо упоминания об NVRAM и используемых для её хранения форматах, т.к. тогда разбор NVRAM мне был попросту неинтересен, ибо те же данные можно получить из UEFI Shell на работающей системе буквально одной командой dmpstore.
По прошествии трех лет выяснилось, что хранилище NVRAM умеет разваливаться по различным причинам, и чаще всего это событие приводит к «кирпичу», т.е. воспользоваться вышеупомянутой командой уже не получится, а данные (или то, что от них осталось) надо доставать. Собрав пару развалившихся NVRAM'ов вручную в Hex-редакторе, я сказал "хватит это терпеть!", добавил поддержку разбора форматов NVRAM в UEFITool NE, и решил написать цикл статей об этих форматах по горячим следам и свежей памяти.
В первой части поговорим о том, что вообще такое этот NVRAM, и рассмотрим формат VSS и его вариации. Если интересно — добро пожаловать под кат.

Продолжаем разговор о форматах NVRAM в UEFI-совместимых прошивках, начатый в первой части. На этот раз на повестке дня форматы блока Fsys из прошивок компании Apple, блока FTW из прошивок, следующих заветам проекта TianoCore, и блока FDC, который можно найти в прошивках, основанных на кодовой базе компании Insyde.
Если вам интересно, зачем нужны и как выглядят не-NVRAM данные, которые можно обнаружить рядом с NVRAM в прошивках различных производителей — добро пожаловать под кат.