ITScape：KVM/arm64 史上首個虛擬機逃逸漏洞全面解析

Linux 核心 KVM/arm64 子系統中的一個記憶體釋放後再利用 (Use-After-Free) 漏洞，讓精心設計的惡意虛擬機 (VM) 能夠突破沙箱限制，完全掌控底層的宿主主機。該漏洞被追蹤為 CVE-2026-46316，並被命名為 ITScape，它是首個公開記錄、針對 arm64 架構 KVM 的虛擬機逃逸攻擊程式，這項里程碑為所有 ARM 架構的多租戶雲端服務供應商設下了緊急修補的死線 。

此漏洞由研究員 Hyunwoo Kim 於 2026 年 6 月初揭露，且並非只是理論上的風險；一個完全可運作的概念驗證 (PoC) 攻擊程式已在 GitHub 上公開發布，它透過同時運作多個 vCPU 執行緒來觸發競爭條件，這些執行緒會發出 DISCARD ITS 指令，同時讓 LPI (Logical Processor Interrupt) 轉譯快取被設定為無效 。造成的衝擊是，攻擊者可從一個不受信任的 VM 內部完全攻陷宿主主機。

什麼是 ITScape？

ITScape 是位於 KVM 核心內虛擬通用中斷控制器之中斷轉譯服務 (vGIC-ITS) 的一個競爭條件漏洞。vGIC-ITS 負責為 arm64 虛擬化訪客處理 LPI 轉譯。當某個轉譯快取條目需要被設為無效時，核心會走訪這些條目並釋放其引用計數。這個漏洞的成因在於，無效化函式會對 迭代器走訪到的每個條目 都減少一次引用計數，其中包含了那些已經被另一個並行操作從快取中移除的條目 。

這種重複減少引用計數的行為，造成了典型的記憶體釋放後再利用 (UAF)：兩條執行路徑可能最終都操作到已被釋放的記憶體，讓攻擊者取得一個時間窗口來操控堆積，並最終在宿主核心層級劫持程式控制流程 。

漏洞的關鍵程式碼位於 vgic_its_invalidate_cache() 函式中，它會使用 xa_for_each() 走訪每個 ITS 的轉譯快取，並對迭代器指向的指標呼叫 vgic_put_irq()，而非對 xa_erase() 安全回傳的值進行操作。由於有多個執行緒可以在不同的鎖保護下進入此函式，因此攻擊者完全可以從虛擬機內部觸發這個競爭條件，只需混合進行 ITS 指令處理、寫入 GITS_CTLR 暫存器，以及清除 redistributor 中的 EnableLPIs 位元即可 。

為何事關重大：首個 KVM/arm64 虛擬機逃逸攻擊

雖然虛擬機逃逸漏洞相當罕見，但它們是虛擬化技術最危險的一類漏洞，因為它破壞了雲端運算所仰賴的隔離邊界。過往公開的 KVM 逃逸攻擊多針對 x86 架構，通常是透過 QEMU 或 AMD 特定的程式碼 。而 ITScape 是第一個展示如何從一個不具特權的 arm64 訪客虛擬機，直接透過核心內的 KVM 程式碼本身 進行突破的攻擊程式，完全無需仰賴用戶空間模擬器的錯誤 。

對於運行 AWS Graviton、Ampere Altra 或任何採用 arm64 KVM 主機的多租戶工作負載的雲端供應商來說，一個訪客虛擬機可以做到：

• 讀取與寫入任意的宿主核心記憶體
• 將權限提升至宿主上的 Ring 0 程式碼執行
• 橫向移動至其他 VM、容器或宿主主機的網路

多數安全團隊對該漏洞的評分都超過 CVSS 9.0，反映其極度危急的嚴重性 。

詳細根本原因

存在漏洞的程式碼位於 LPI 轉譯快取的無效化路徑中。當核心需要清除快取條目時，它會使用 xa_for_each() 走訪 XArray 資料結構，並對每個條目呼叫 vgic_put_irq() 以釋放其引用計數。問題就出在 xa_for_each() 可能會回傳那些已經被並行操作（例如由另一個 vCPU 發出的 DISCARD ITS 指令）所清除的條目。此時，無效化迴圈仍會對那個已經被移除的條目減少引用計數，造成重複釋放，最終導致記憶體釋放後再利用 (UAF) 。

在此程式碼中曾有一個較早的漏洞 CVE-2024-26598，它部分解決了 LPI 轉譯快取命中路徑中的 UAF 問題，方法是在 vgic_its_check_cache() 釋放鎖之前先增加引用計數。然而，該修復並未涵蓋到無效化路徑，使得這個競爭條件可以透過不同的觸發序列被利用 。

修補方式

上游的修補程式修改了 vgic_its_invalidate_cache() 函式，讓 vgic_put_irq() 僅對 xa_erase() 所回傳的值進行呼叫，而不是對迭代器走訪的每個條目都呼叫。修補程式的提交訊息寫道："KVM: arm64: vgic-its: Drop the translation cache reference only for the erased entry" 。

因為 xa_erase() 會以原子操作方式移除並回傳舊的條目（若條目已不存在則回傳 NULL），此修復確保引用計數只會遞減一次，消除了重複釋放的時機窗口。該修補程式已於 2026 年 6 月上旬合入上游核心，並在約 2026 年 6 月 8 日至 10 日期間迅速被納入 6.x 穩定版系列核心 。包括 Red Hat、SUSE 與 Debian 在內的主要發行版，也已針對其支援的核心分支發布了回溯移植的修復 。

受影響版本

• 漏洞引入時間： 2024 年 4 月下旬，當時 LPI 轉譯快取功能首次被加入 KVM/arm64
• 受影響窗口： 大約從 2024 年 4 月至 2026 年 6 月上旬建置的上游核心
• 已修復： 上游修復於 2026 年 6 月上旬提交；已包含在最新的 6.x 穩定版核心及各大發行版的回溯移植中

概念驗證 (PoC) 攻擊程式

Hyunwoo Kim 於 2026 年 6 月 9 至 10 日前後，在 GitHub 上公開發布了一個可運作的攻擊程式。該存放庫包含了完整的原始程式碼、逐步重現說明，以及對利用技術的技術性描述 。此攻擊程式透過協調多個 vCPU 執行緒，使它們同時發出 DISCARD 指令與進行 LPI 轉譯快取查詢，精準地觸發記憶體釋放後再利用的狀況，從而達成宿主主機的程式碼執行。

由於可靠的概念驗證程式碼已經公開，意味著一般的漏洞掃描器與現實世界中的攻擊者，都能以最低限度的努力將此漏洞武器化，這將大幅縮短從漏洞揭露到實際攻擊活動開始之間的時間差。

給 ARM64 雲端營運商的緊急緩解措施

若您營運多租戶的 arm64 KVM 基礎設施，例如 AWS Graviton、Ampere Altra 或任何類似平台，請將此視為需要立即反應的緊急修補週期。

1. 立即修補宿主核心。 請套用包含 2026 年 6 月上旬修復的最新穩定版核心，或是您使用的發行版所提供的回溯移植套件 。
2. 若無法立即修補，請為不受信任的訪客停用核心內 vGIC-ITS。 在使用 QEMU 的環境中，可以透過強制將 GICv3 ITS 的模擬移至用戶空間，或是不向不受信任的租戶暴露 GICv3 ITS 功能來達成 。
3. 不要依賴虛擬機內部的強化措施。 這是虛擬化管理程式層級的程式錯誤，VM 內部沒有任何暫時的解方 。
4. 稽核您的伺服器群。 任何運行於 2024 年 4 月至 2026 年 6 月上旬間建置的核心，且使用到 vGIC-ITS 功能的 arm64 KVM 主機，都身處風險之中 。
5. 監控漏洞利用跡象。 隨著公開的 PoC 程式碼出現，主動掃描與入侵嘗試的可能性極高 。