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Sicherheitsexperten des Softwaretechnik-Instituts paluno der Universität Duisburg-Essen (UDE): Gefahr für sensible Daten

Sicherheitsexperten des Softwaretechnik-Instituts paluno der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben mehrere Schwachstellen in sicherheitskritischen Programmen entdeckt, die in extra geschützten Speicherbereichen moderner Intel-Prozessoren ausgeführt werden. Dadurch könnte schlimmstenfalls Schadsoftware in sensible Programme eingeschleust werden, z.B. in die Software von Fingerabdruckscannern. Mit Hilfe der Forscher haben viele Firmen ihre Programme bereits nachgebessert.

Neuere Prozessoren der Firma Intel bieten Anwendungsentwickler*innen die Möglichkeit, mit Hilfe der „Software Guard Extensions (Intel SGX)“ speziell gesicherte Speicherbereiche, sogenannte Enklaven, zu erstellen. Durch eine hardwarebasierte Verschlüsselung werden dabei ausgewählte Speicherinhalte des Prozessors vom Rest des Systems abgeschirmt. Selbst wenn eine Spionagesoftware ein System befallen würde, käme ein Angreifer prinzipiell nicht an die Daten oder den Code in der Enklave. Damit eignet sich die SGX-Technologie sehr gut, um z.B. eine vertrauenswürdige Ausführungsumgebung in einer Cloud zu schaffen oder um biometrische Daten auf einem Computer zu verarbeiten – wenn sie denn fehlerfrei eingesetzt wird.

In fast allen öffentlich verfügbaren Enklaven konnte das paluno-Team um Professor Lucas Davi allerdings Lücken aufdecken und Angriffe, sogenannte Proof-of-Concept-Exploits, zum Ausnutzen der Schwachstellen konstruieren. So haben die Wissenschaftler Defizite in Beispielcodes von Intel und Baidu/Apache nachgewiesen, die eigentlich bei der Programmierung von sicheren Enklaven helfen sollten. Besonders brisant: Auch zwei mittels SGX geschützte Fingerabdruck-Treiber von Synaptics (CVE-2019-18619) und Goodix (CVE-2020-11667) konnten der Attacke der Forscher nicht standhalten. Sie werden auf neueren Notebooks von Lenovo, Dell und HP eingesetzt, um biometrische Daten sicher zu verarbeiten. Die Enklave des Messenger-Dienstes Signal war hingegen immun gegen die Angriffe der Wissenschaftler.

Die Ergebnisse wurden den betroffenen Firmen bereits im November letzten Jahres mitgeteilt. Inzwischen haben sie die Fehler in dem Code der Enklaven behoben bzw. die Lücken der Fingerabdruckscanner durch jüngste Windows-Updates geschlossen. Die technischen Details der Proof-of-Concept-Exploits stellen die paluno-Wissenschaftler am 12. August 2020 auf der renommierten Sicherheitskonferenz USENIX Security 2020 vor.

Wie konnten die Schwachstellen nachgewiesen werden?

Die Sicherheitsexperten aus Essen haben ein Tool namens TeeRex entwickelt, das ein speziell auf SGX-Enklaven zugeschnittenes Framework zum Auffinden von Schwachstellen und Konstruktion von Proof-of-Concept-Exploits bereitstellt. Dieses analysiert durch symbolische Ausführung automatisch, ob der Binärcode von SGX-Enklaven an der Schnittstelle zwischen Enklave und dem Rest des Systems Schwachstellen aufweist. Die Analysen mit TeeRex haben ergeben, dass viele Enklaven Laufzeitfehler enthalten, die es einem Angreifer ermöglichen, Funktionszeiger (Pointer) zu korrumpieren oder willkürliche Operationen im Speicher durchzuführen. Ein Angreifer könnte so vollständig die Kontrolle über die Enklaven gewinnen.