MIT 披露 TONTOU 攻击：利用微秒级竞态条件绕过 CPU 内核安全防护

TONTOU 的工作原理

Spectre v2 的缓解措施（如 eIBRS 和 Safe RET）通过在权限边界处（例如从用户态切换到内核态时）清理或隔离分支预测器状态来发挥作用 。这些防御的一个关键假设是：攻击者无法在清理之后、预测器被使用之前的短暂间隔内操纵预测器。

TONTOU 推翻了这一假设。在 AMD 的 Safe RET 上，这个可被利用的窗口仅有 两条指令 那么宽 。一个无权限的攻击者可以注入一个精确计时的硬件中断（称为 INTERRUPT INJECTION，即中断注入），使其正好落在这个间隙中——在防御已经执行完毕、但内核尚未使用预测器状态之时，重新“投毒”分支预测器 。这使得所有本应生效的防护都无法阻止推测执行侧信道泄漏。

该攻击仅需在目标机器上能够执行无特权的用户态代码，无需任何提权操作 。

实际影响：泄露 Linux 密码哈希

研究人员构建了完整的端到端漏洞利用代码，并在多代处理器上进行了测试：

• 测试处理器： Intel Cascade Lake Refresh、Intel Arrow Lake、AMD Zen 2 以及 AMD Zen 4 。
• 在运行 Linux 6.14.0-37-generic、配备 16GB 内存的 AMD Zen 2 系统上，攻击以 5.47 字节/秒 的速度泄露任意内核内存 。
• 泄露数据的准确率达到 91.97% 。
• 研究人员在 10 次尝试中有 5 次 成功定位并提取了 /etc/shadow 文件（其中包含 Linux 密码哈希），每次尝试耗时约 18 分钟 。

在 Intel 平台上，研究人员在 Cascade Lake Refresh 和 Arrow Lake 上演示了对 eIBRS 的部分绕过，但攻击面与 AMD Safe RET 的情况有所不同 。该研究未确认在 AMD Zen 4 上使用相同方法能够成功实现分支误导 。

行业响应与补丁

披露与响应的时间线相当紧凑：

• 2026 年 2 月 5 日： 研究人员向 AMD、Intel 和 Arm 进行了协调披露 。
• 2026 年 6 月 2 日： Linux 内核补丁被提交，由 AMD 的 Borislav Petkov 编写，提交标题为“x86/bugs: Make Safe-RET robust against interrupt injection”。
• 2026 年 8 月 5 日： 该补丁被合入 Linux 主线内核 。
• 2026 年 8 月 6 日： AMD 发布了安全公告 AMD-SB-7061（“Safe RET Interrupt Vulnerability”），将 Zen 1 至 Zen 4 处理器列为受影响产品。AMD 评估认为，该问题与 Linux 中为了缓解“推测性返回栈溢出（SRSO）”而实现的 Safe RET 有关，而非单纯的处理器架构问题 。
• 2026 年 8 月 6 日： 该补丁随 Linux 内核版本 7.1.7、6.18.43、6.6.149 和 6.1.181 发布，用于修复 CVE-2026-68480 。

英特尔在协调披露过程中确认了该发现，并为其漏洞奖励计划颁发了奖金，但告知研究人员其不会开发额外的缓解措施，原因包括现实世界中利用该漏洞所需的信息泄露工具（gadgets）的可获取性等多种因素 。

对 CPU 安全的影响

TONTOU 代表了推测执行攻击的一次重大演变。与早期针对核心预测机制本身的 Spectre 变种不同，TONTOU 攻击的是 缓解措施本身——即先前为阻止攻击而构建的软件和硬件防御。通过识别“清除”与“使用”之间的竞态条件，研究人员开辟了一个全新的漏洞类别，这将需要根本不同的防御思路。

此次攻击还表明，CPU 安全无法仅靠软件补丁来解决。尽管 Linux 内核的修复措施关闭了 AMD Zen 处理器上特定的中断注入窗口，但底层的架构假设——即预测器清理和预测器使用可以被视为一个原子操作——已被证明是错误的。