TONTOU 攻擊：新手法繞過 Spectre v2 防護，Linux 密碼雜湊外洩

TONTOU 的運作原理

Spectre v2 的緩解措施（如 eIBRS 和 Safe RET）透過在特權邊界（例如從使用者空間切換到核心空間時）淨化或隔離分支預測器狀態來運作 。這些防禦的核心假設是：攻擊者無法在淨化完成後、預測器被使用前的短暫間隔內操控預測器。

TONTOU 推翻了這個假設。在 AMD 的 Safe RET 上，這個漏洞窗口僅有 兩道指令 的寬度 。一個無特權的攻擊者可以注入一個精確定時的硬體中斷（稱為 INTERRUPT INJECTION，中斷注入），使其恰好落在這個間隙中，從而在防禦機制已經運行完畢、但核心尚未使用預測器狀態時，重新污染 分支預測器 。這使得所有預期的保護措施雖已到位，卻仍能重新啟用推測性執行的旁路洩漏。

此攻擊僅需在目標機器上執行無特權的使用者空間程式碼，無需任何較高權限 。

實證影響：竊取 Linux 密碼雜湊

研究人員建立了一個完整的端到端漏洞利用程式，並在多個處理器世代上進行了測試：

• 測試處理器： Intel Cascade Lake Refresh、Intel Arrow Lake、AMD Zen 2 和 AMD Zen 4 。
• 在 AMD Zen 2 系統上，執行 Linux 6.14.0-37-generic 核心、配備 16GB 記憶體並啟用預設的 Spectre v2 保護，該攻擊能以 每秒 5.47 位元組 的速度洩漏任意核心記憶體 。
• 洩漏資料的 準確率高達 91.97% 。
• 研究人員成功定位並提取了 /etc/shadow（內含 Linux 密碼雜湊）的內容，在 10 次嘗試中成功 5 次，每次嘗試約需 18 分鐘 。

在 Intel 平台上，研究人員展示了對 Cascade Lake Refresh 和 Arrow Lake 上 eIBRS 的部分繞過，但其攻擊面與 AMD Safe RET 的情況有所不同 。該研究未確認在 AMD Zen 4 上使用相同方法能成功誤導分支 。

業界回應與修補程式

從揭露到回應的時間線相當迅速：

• 2026 年 2 月 5 日： 研究人員向 AMD、Intel 和 Arm 進行協調式揭露 。
• 2026 年 6 月 2 日： Linux 核心提交了修補程式，由 AMD 的 Borislav Petkov 撰寫，提交標題為 "x86/bugs: Make Safe-RET robust against interrupt injection" 。
• 2026 年 8 月 5 日： 該修補程式被納入 Linux 核心主線 。
• 2026 年 8 月 6 日： AMD 發布了安全公告 AMD-SB-7061（"Safe RET Interrupt Vulnerability"），指出 Zen 1 至 Zen 4 處理器受到影響。AMD 評估此問題與 Linux 為防範推測性返回堆疊溢位（SRSO）而實作的 Safe RET 緩解措施有關，而非單純的處理器架構問題 。
• 2026 年 8 月 6 日： 此修補程式隨 Linux 核心版本 7.1.7、6.18.43、6.6.149 和 6.1.181 發布，用於解決 CVE-2026-68480 。

Intel 在協調式揭露過程中承認了這項發現，並從其漏洞獎勵計畫中頒發了獎金，但告知研究人員，考量到實際利用需要具備的「揭露手法」（disclosure gadgets）等諸多因素，他們不會開發額外的緩解措施 。

對 CPU 安全的影響

TONTOU 代表了推測性執行攻擊的一次重大演進。與早期針對核心預測機制本身的 Spectre 變種不同，TONTOU 攻擊的是緩解措施本身——那些為阻止先前攻擊而建立的軟硬體防禦。透過識別淨化與使用之間的競爭條件，研究人員開闢了一類新的漏洞，將需要根本不同的防禦方法。

此攻擊同時也證明，CPU 安全無法僅靠軟體修補程式解決。雖然 Linux 核心修補程式關閉了 AMD Zen 處理器上特定的中斷注入窗口，但其底層的架構假設——即預測器淨化和預測器使用可以被視為一個原子操作——已被證明是錯誤的。