About Spectre
引言 現今操作系統(OS)設計一般分為應用層 (Ring 3) 與 內核層(Ring 0) , 應用層屬於普通應用程式級別, 而內核層屬於OS的代碼, Intel CPU Spectre漏洞產生後, 有大量的非技術性文章, 但Google Project Zero的文章講得比較艱深, 因此筆者在這做一個比較簡單的解釋與定義 理論背景 Out-of-Order Execute(OoOE) - 非順序執行 即表示正常匯編語言(Assembly Language) 不按正常的順序執行, 這是因為處理器中的各個運算單元實際上是可以異步工作的, 不需要像8086等老CPU, 同步執行指令。常見的如Cache Load/Store Unit, ALU 等等 Indirect Branch Prediction (分支預測) - CPU在執行過程中, 遇上了分支的話, 會先進行分支預測, 如常見的if 則是分支指令之一, 而他對應的匯編指令一般不會等到比較后才執行, 而cpu發現比較需要更久的時間的話, 那就會把if中的內容優先執行, 而執行的內容不一定會影響到結果, 但是執行的內容使用到的緩存則不會被修改(L1/2 DCache) 詳見: The Intel Optimization Reference Manual section 2.3.2.3 ("Branch Prediction"): Spectre漏洞的產生就是基於以上兩個處理器優化機制而出現的 見以下代碼, 處理器在執行過程中, 假如arr1-length不在cache中, CPU則不會等到條件判斷完成才執行if{..}中的內容, 如果條件不成立, 才會退回對寄存器的影響, 但是arr1->data則會一直在L1 DCache中 struct array { unsigned long length; unsigned char data[]; }; struct array *arr1 = ...; unsigned long untrusted_offset_from_caller = ...; if (untrusted_offset_from_caller < arr1->length) { unsi