让Intel焦头烂额的两大处理器缺陷：“Meltdown”和“Spectre”

这周是进入2018年后第一个星期，本应是让人期待的一个好开始，但事实上刚开年，全球用户和软硬件厂商就必须面对一个难堪的问题：我们日常使用的PC和手机中最主要硬件之一的处理器，近日被曝出存在两个重大缺陷：“Meltdown”和“Spectre”，恶意软件可以利用它们来对PC、移动设备和云进行攻击获取个人信息，而且与以往硬件缺陷容易被修复不同的是，这两个缺陷的根源是来自现代处理器的架构设计。

“Meltdown”和“Spectre”严重性在于它们利用到处理器的底层执行指令，这是自处理器架构设计而来的特性。由于现代化的处理器都采用了推测执行（speculative execution）来进行任务调度，即处理器会根据工作任务预先给出猜测指令，如果符合特定的条件即进行执行，否则的话就会丢弃这条推测的指令，不进行执行。推测执行是所有处理器中最基本的一个架构功能，所以它可以直接从缓存中获取所有包括标识为不可读的数据，另外有这样权限的还有处理器的分枝预测（branch predictor），这些处理器功能都可以被利用来获取一些敏感信息。

据外媒ArsTechnica在报道中解释到，“Meltdown”利用的是推测执行来获得用户程序中的内核数据，目前Intel、AMD和ARM的处理器都会在内存内进行推测执行，其中Intel最为激进，其芯片允许用户程序使用内核数据和执行进入检查，从而可以访问到内核内存（Kernel memory），这里往往保存了用户的隐私数据，但AMD和ARM的处理器则没有这样被攻击的风险，因为AMD禁止了这类执行，而ARM早已经有补丁进行防范。

目前要封堵“Meltdown”存在隐患，主要通过打补丁来关闭操作系统的共享内核映射，这是个自上个世纪九十年代初，便用于来提高系统运行效率的操作系统功能，在关闭该功能后会彻底禁止用户程序读取内核内存，从而阻止“Meltdown”漏洞攻击。但这种修复方法也带来很大的问题，一些对用户程序很依赖的任务会因此变慢，比如执行磁盘和网络操作，所以昨天便有报道Intel在修复了该硬件漏洞后，其处理器可能会出现35%的性能损失。

对于AMD和ARM处理器更需要面临的漏洞则是来自“Spectre”（当然Intel处理器也有这个缺陷），其利用到更多推测执行的能力，所以这个危害性要比“Meltdown”更为广泛和深入，不仅会获取系统内核的信息，还可以获取虚拟机管理员到访客系统的大范围信息，而且利用这个缺陷进行的攻击还无法被追踪到（所以称为幽灵），这使得目前还没有很有效的防范措施放出。

庆幸的是，现阶段还没有人利用“Meltdown”和“Spectre”进行攻击，这两个缺陷对于云服务商的威胁更大，而普通用户受到的影响要小很多，大众只要安装Windows、macOS和Linux系统提供的安全补丁即可。当然这些都只是补救手段，要彻底解决这两个缺陷，还需要处理器在未来的架构上作改进了。关于这个事件持续的跟进，大家敬请留意后面的更新哦，也可以来我们超能群组一起聊聊，加入超能群组请找小超哥（微信9501417）~~