Lỗ hổng TONTOU: Nhà nghiên cứu MIT CSAIL vượt qua biện pháp bảo vệ Spectre v2 trên CPU AMD và Intel

Cách thức hoạt động của TONTOU

Các biện pháp giảm thiểu Spectre v2 như eIBRS và Safe RET hoạt động bằng cách làm sạch hoặc cô lập trạng thái bộ dự đoán rẽ nhánh tại các ranh giới đặc quyền — ví dụ, khi chuyển đổi từ không gian người dùng sang không gian kernel . Giả định chính trong các biện pháp phòng thủ này là kẻ tấn công không thể thao túng bộ dự đoán trong khoảng thời gian ngắn sau khi làm sạch nhưng trước khi bộ dự đoán được tham vấn.

TONTOU đã bác bỏ giả định đó. Trên Safe RET của AMD, khe thời gian dễ bị tấn công chỉ rộng hai lệnh . Kẻ tấn công không có đặc quyền có thể đưa vào một ngắt phần cứng được căn thời gian chính xác (gọi là INTERRUPT INJECTION) rơi vào khoảng trống đó, tái đầu độc bộ dự đoán rẽ nhánh sau khi biện pháp bảo vệ đã chạy nhưng trước khi kernel tiêu thụ trạng thái bộ dự đoán . Điều này kích hoạt lại rò rỉ kênh bên thực thi đầu cơ bất chấp mọi biện pháp bảo vệ dự kiến đang được áp dụng.

Cuộc tấn công chỉ yêu cầu khả năng chạy mã không gian người dùng không đặc quyền trên máy mục tiêu. Không cần đặc quyền nâng cao .

Tác động đã được chứng minh: Rò rỉ băm mật khẩu Linux

Các nhà nghiên cứu đã xây dựng một exploit đầu cuối đầy đủ và thử nghiệm nó trên nhiều thế hệ bộ xử lý:

• Bộ xử lý được thử nghiệm: Intel Cascade Lake Refresh, Intel Arrow Lake, AMD Zen 2 và AMD Zen 4 .
• Trên hệ thống AMD Zen 2 chạy Linux 6.14.0-37-generic với 16GB RAM và các biện pháp bảo vệ Spectre v2 mặc định, cuộc tấn công đã rò rỉ bộ nhớ kernel tùy ý với tốc độ 5,47 byte mỗi giây .
• Vụ rò rỉ đạt được độ chính xác 91,97% trên dữ liệu được trích xuất .
• Các nhà nghiên cứu đã xác định thành công vị trí và trích xuất nội dung của /etc/shadow (chứa băm mật khẩu Linux) trong năm trên mười lần thử, mỗi lần mất khoảng 18 phút .

Trên nền tảng Intel, các nhà nghiên cứu đã chứng minh khả năng vượt qua một phần eIBRS trên Cascade Lake Refresh và Arrow Lake, mặc dù bề mặt tấn công khác với trường hợp Safe RET của AMD . Nghiên cứu này không xác nhận việc chuyển hướng nhánh thành công trên AMD Zen 4 bằng cùng một phương pháp .

Phản ứng của ngành công nghiệp và các bản vá

Dòng thời gian tiết lộ và phản hồi diễn ra nhanh chóng:

• Ngày 5 tháng 2 năm 2026: Các nhà nghiên cứu đã phối hợp tiết lộ cho AMD, Intel và Arm .
• Ngày 2 tháng 6 năm 2026: Các bản vá kernel Linux đã được cam kết, do Borislav Petkov của AMD viết, với tiêu đề commit "x86/bugs: Make Safe-RET robust against interrupt injection" .
• Ngày 5 tháng 8 năm 2026: Bản vá đã được chấp nhận vào nhánh kernel Linux chính .
• Ngày 6 tháng 8 năm 2026: AMD đã công bố bulletin bảo mật AMD-SB-7061 ("Safe RET Interrupt Vulnerability"), đặt tên các bộ xử lý Zen 1 đến Zen 4 là bị ảnh hưởng. AMD đánh giá vấn đề này liên quan đến việc triển khai Safe RET trên Linux để giảm thiểu Speculative Return Stack Overflow (SRSO) hơn là bản thân kiến trúc bộ xử lý .
• Ngày 6 tháng 8 năm 2026: Bản vá đã được phát hành trong các phiên bản kernel Linux 7.1.7, 6.18.43, 6.6.149 và 6.1.181, giải quyết CVE-2026-68480 .

Intel đã xác nhận các phát hiện trong quá trình tiết lộ phối hợp và trao giải thưởng từ chương trình săn lỗi của mình, nhưng nói với các nhà nghiên cứu rằng họ sẽ không phát triển các biện pháp giảm thiểu bổ sung, với lý do các yếu tố như sự sẵn có của các disclosure gadgets cần thiết cho việc khai thác trong thế giới thực .

Ý nghĩa đối với bảo mật CPU

TONTOU đại diện cho một bước tiến hóa đáng kể trong các cuộc tấn công thực thi đầu cơ. Không giống như các biến thể Spectre trước đây nhắm vào chính cơ chế dự đoán cốt lõi, TONTOU tấn công vào biện pháp giảm thiểu — chính các biện pháp phòng thủ phần mềm và phần cứng được xây dựng để ngăn chặn các cuộc tấn công trước đó. Bằng cách xác định một điều kiện đua (race condition) giữa quá trình vô hiệu hóa và sử dụng, các nhà nghiên cứu đã mở ra một lớp lỗ hổng mới đòi hỏi các phương pháp phòng thủ khác về cơ bản.

Cuộc tấn công cũng chứng minh rằng bảo mật CPU không thể được giải quyết chỉ bằng các bản vá phần mềm. Mặc dù bản sửa lỗi kernel Linux đóng khe thời gian tiêm ngắt cụ thể trên các bộ xử lý AMD Zen, giả định kiến trúc cơ bản — rằng việc làm sạch bộ dự đoán và sử dụng bộ dự đoán có thể được coi là một hoạt động nguyên tử — đã được chứng minh là sai.