นักวิจัย ETH Zurich พบช่องโหว่ความปลอดภัยใหม่ในหน่วยประมวลผล Intel: เปิดประตูสู่การอ่านข้อมูลหน่วยความจำทั้งหมดผ่านเทคนิค “Speculative Execution”

นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จาก ETH Zurich ได้ค้นพบช่องโหว่ความปลอดภัยระดับใหม่ในหน่วยประมวลผล (CPU) ของ Intel ที่อาจทำให้ข้อมูลสำคัญของผู้ใช้งานคนอื่นๆ บนหน่วยประมวลผลเดียวกันถูกเปิดเผยได้ ช่องโหว่นี้เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีที่เรียกว่า “Speculative Execution” ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ใช้ในโปรเซสเซอร์สมัยใหม่เพื่อเพิ่มความเร็วในการประมวลผล

Speculative Execution หรือ การประมวลผลแบบคาดการณ์ล่วงหน้า คือการที่โปรเซสเซอร์คาดเดาว่าขั้นตอนการคำนวณใดน่าจะเกิดขึ้นต่อไป และเริ่มประมวลผลคำสั่งเหล่านั้นล่วงหน้าก่อนที่จะได้รับการยืนยัน เทคนิคนี้ช่วยเร่งความเร็วโดยรวมในการประมวลผลข้อมูลในสภาวะปกติ

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยล่าสุดจาก Computer Security Group (COMSEC) ที่ ETH Zurich แสดงให้เห็นว่ากลไกที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพนี้ก็สามารถเปิด “ประตูลับ” สำหรับผู้ไม่หวังดีได้เช่นกัน นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์กลุ่มนี้ได้ค้นพบช่องโหว่ประเภทใหม่ที่สามารถนำไปใช้ในทางที่ผิด เพื่อเข้าถึงข้อมูลจากผู้ใช้งานรายอื่นของโปรเซสเซอร์เดียวกันโดยไม่ได้รับอนุญาต

ช่องโหว่นี้เรียกว่า BPRC (Branch Predictor Race Conditions) เกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ เพียงไม่กี่นาโนวินาที ในขณะที่โปรเซสเซอร์กำลังสลับระหว่างการคำนวณคาดการณ์สำหรับผู้ใช้งานสองรายที่มีสิทธิ์การใช้งาน (privileges) ที่แตกต่างกัน การเจาะผ่านระบบป้องกันระหว่างผู้ใช้งานทำได้เนื่องจากสิทธิ์การใช้งานสำหรับกิจกรรมต่างๆ ไม่ได้ถูกจัดเก็บพร้อมกับการคำนวณในเวลาเดียวกัน ด้วยการป้อนข้อมูลที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ จะสามารถสร้างความกำกวมในลำดับเหตุการณ์เมื่อมีการเปลี่ยนผู้ใช้งาน ทำให้เกิดการกำหนดสิทธิ์ที่ไม่ถูกต้อง ผู้โจมตีสามารถใช้ประโยชน์จากข้อผิดพลาดนี้เพื่ออ่านข้อมูลขนาด 1 ไบต์ได้

การเปิดเผยข้อมูลเพียง 1 ไบต์นั้นอาจดูเล็กน้อย แต่ Sand ro Rüegge ผู้ที่ศึกษาช่องโหว่นี้อย่างละเอียด อธิบายว่าการโจมตีนี้สามารถทำซ้ำได้อย่างรวดเร็ว ทำให้สามารถอ่านเนื้อหาทั้งหมดของหน่วยความจำได้เมื่อเวลาผ่านไป “เราสามารถกระตุ้นข้อผิดพลาดซ้ำๆ และบรรลุความเร็วในการอ่านข้อมูลได้มากกว่า 5,000 ไบต์ต่อวินาที” ด้วยความเร็วนี้ ในกรณีที่มีการโจมตี จึงเป็นเพียงเรื่องของเวลาก่อนที่ข้อมูลในหน่วยความจำ CPU ทั้งหมดจะตกไปอยู่ในมือของผู้ไม่หวังดี

Kaveh Razavi หัวหน้า COMSEC เน้นย้ำว่าช่องโหว่นี้ “ส่งผลกระทบต่อหน่วยประมวลผล Intel ทั้งหมด” เขาเสริมว่า “เราสามารถใช้ช่องโหว่นี้เพื่ออ่านเนื้อหาทั้งหมดของหน่วยความจำบัฟเฟอร์ (cache) และหน่วยความจำหลัก (RAM) ของผู้ใช้งานรายอื่นบน CPU เดียวกันได้” CPU ใช้ RAM และ cache ในการจัดเก็บขั้นตอนการคำนวณและข้อมูลที่คาดว่าจะต้องใช้ชั่วคราว

ช่องโหว่นี้บ่อนทำลายความปลอดภัยของข้อมูลอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมแบบคลาวด์ ที่ผู้ใช้งานจำนวนมากใช้ทรัพยากรฮาร์ดแวร์ร่วมกันบนเซิร์ฟเวอร์เดียวกัน มันส่งผลกระทบต่อโปรเซสเซอร์จากผู้ผลิต CPU รายใหญ่ที่สุดของโลกที่ใช้ในเครื่อง PC, แล็ปท็อป และเซิร์ฟเวอร์ในศูนย์ข้อมูล

ช่องโหว่ที่นักวิจัย ETH Zurich ระบุนี้ ไม่ใช่ช่องโหว่แรกที่ถูกค้นพบในเทคโนโลยี Speculative CPU ซึ่งถูกนำมาใช้ตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษที่ 1990 ในปี 2017 ช่องโหว่ Spectre และ Meltdown เป็นสองช่องโหว่ประเภทนี้คู่แรกที่กลายเป็นข่าวใหญ่ และนับตั้งแต่นั้นมาก็มีการค้นพบรูปแบบใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง Johannes Wikner อดีตนักศึกษาปริญญาเอกจากกลุ่มของ Razavi เคยระบุช่องโหว่ที่เรียกว่า Retbleed มาก่อนแล้วในปี 2022

จุดเริ่มต้นของการค้นพบช่องโหว่ประเภทใหม่นี้คือการต่อยอดงานวิจัยจาก Retbleed Johannes Wikner ได้ตรวจสอบฟังก์ชันของมาตรการป้องกันที่ Intel นำมาใช้เพื่อแก้ไขช่องโหว่ Retbleed ในระหว่างการตรวจสอบ เขาได้ค้นพบ สัญญาณที่ผิดปกติจากหน่วยความจำแคช ที่ปรากฏขึ้นโดยไม่คำนึงว่ามาตรการป้องกันเปิดใช้งานอยู่หรือไม่ จากนั้น Sandro Rüegge ได้รับหน้าที่วิเคราะห์สาเหตุของสัญญาณนี้อย่างละเอียด และจากการทำงานนี้เองที่ทำให้สามารถค้นพบช่องทางการโจมตีแบบใหม่ได้

ช่องโหว่นี้ถูกค้นพบตั้งแต่เดือนกันยายน 2024 ทาง Intel ได้รับทราบและได้ดำเนินมาตรการป้องกันเพื่อรักษาความปลอดภัยของโปรเซสเซอร์ Intel ได้ออกคำแนะนำด้านความปลอดภัยเกี่ยวกับช่องโหว่ CVE-2024-45332 และประกาศต่อสาธารณะ นอกจากนี้ยังมีการระบุช่องโหว่ที่เกี่ยวข้องซึ่ง Intel ค้นพบเป็นการภายใน ได้แก่ CVE-2024-43420 และ CVE-2025-20623 ช่องโหว่เหล่านี้ถูกจัดระดับความรุนแรงไว้ที่ MEDIUM

Intel กล่าวว่าพวกเขาได้ออกอัปเดตไมโครโค้ดเพื่อลดความเสี่ยงจากช่องโหว่ที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้ และกำลังเสริมความแข็งแกร่งให้กับมาตรการบรรเทาปัญหาฮาร์ดแวร์ Spectre v2 บริษัทแนะนำให้ลูกค้าติดต่อผู้ผลิตระบบของตนเพื่อรับการอัปเดตที่เหมาะสม จนถึงปัจจุบัน Intel ยังไม่พบหลักฐานของการใช้ช่องโหว่แบบ transient execution ในโลกแห่งความเป็นจริง Intel ยังขอบคุณนักวิจัยจาก ETH Zurich สำหรับการรายงานปัญหาดั้งเดิมที่เกี่ยวข้องกับ CVE-2024-45332

ช่องโหว่นี้ส่งผลกระทบต่อหน่วยประมวลผล Intel หลายตระกูล รวมถึง:

• 12th, 13th, 14th Generation Intel® Core™ Processors
• Intel® Core™ Ultra Family
• Intel® Xeon® Scalable Processors (2nd, 3rd, 4th, 5th Generation)
• Intel® Xeon® E Processors
• Intel® Pentium® Gold Processor Family
• และอื่น ๆ

Product family	Vertical Segment	CVE ID	CPU ID	Platform ID
12th Generation Intel® Core™ Processor Family  Intel® Pentium® Gold Processor Family  Intel® Celeron® Processor Family	Desktop   Mobile   Embedded	CVE-2024-45332	906A4  906A3  90675  90672  B06E0	0x80  0x07  0x110x40
2nd Generation Intel® Xeon® Scalable Processors	Server  Workstation	CVE-2024-45332	50657  50656	0xBF
9th Generation Intel® Core™ Processor Family  Intel® Xeon® E Processors	Mobile  Desktop  Embedded  Server	CVE-2024-45332	906ED	0x22
10th Generation Intel® Core™ Processor Family  Intel® Xeon® E Processor	Desktop  Mobile  Embedded  Server	CVE-2024-45332	A0652  A0655  A0653  A0660  806EC  A0661	0x22  0x20  0x80  0x94
3rd Generation Intel® Xeon® Scalable Processor Family	Server	CVE-2024-45332	5065B	0xBF
10th Generation Intel® Core™ Processor Family	Mobile	CVE-2024-45332  CVE-2025-20623	706E5	0x80
3rd Generation Intel® Xeon® Scalable Processor Family	Server  Embedded	CVE-2024-45332	606A6  606C1	0x87  0x10
Intel® Core™ Ultra Family	Mobile  Desktop	CVE-2024-45332	A06A4	0x7
13th Generation Intel® Core™ Processor Family  14th Generation Intel® Core™ Processor Family  Intel® Pentium® Gold Processor Family  Intel® Celeron® Processor Family  13th Generation Intel® Core™ i7 processors	Mobile  Desktop	CVE-2024-45332	B06A2  B06A3  B0671  B06F2  B06F5	0xe0  0x32  0x07
Intel® Xeon® E processor family	Server	CVE-2024-45332	B0671	0x1
Intel Pentium® Processor G7400/G7400T	Server	CVE-2024-45332	90675	07
11th Gen Intel Core   Intel® Core® i7-11700T Processor  Intel® Core® i7-11700 Processor  Intel® Core® i5-11400T Processor  Intel® Core® i5-11400 Processor  Intel® Core® i5-11500T Processor  Intel® Core® i5-11500 Processor  Intel® Xeon® E Processor	Desktop  Embedded  Server	CVE-2024-45332	A0671	0x02
4th Generation Intel® Xeon® Scalable processors	Server  Workstation	CVE-2024-45332	806F7  806F8	0x87 0x10
5th Generation Intel® Xeon® Scalable processors	Server  Workstation	CVE-2024-45332	C06F2	0x87
11th Generation Intel® Core Processor Family	Mobile  Embedded	CVE-2024-45332	806C1  806C2  806D1	0x80  0xC2
8th Generation Intel® Core™ Processors	Mobile  Embedded	CVE-2024-45332	806EC	0x94
Intel® Pentium® Processor Silver Series   Intel® Celeron® Processor J Series   Intel® Celeron® Processor N Series	Desktop   Mobile	CVE-2024-43420	706A8	0x01
Intel® Core™ Ultra 5, 7, 9	MobileDesktop	CVE-2024-45332	B0650C0652C0662C0664	01
Intel® Core™ Ultra 5, 7, 9	Mobile Embedded	CVE-2024-45332	B06E0	01
Intel® Xeon® 6 processor family	Server	CVE-2024-45332	A06F2	01
Intel® Atom® Processors P6000	Networking Server	CVE-2024-45332	B0664	01

การค้นพบชุดช่องโหว่ใหม่ๆ ในเทคโนโลยี Speculative execution นี้เป็นเครื่องบ่งชี้ว่าอาจมี ปัญหาด้านสถาปัตยกรรมพื้นฐาน Kaveh Razavi ชี้ให้เห็นว่า “ช่องว่างจะต้องถูกค้นพบทีละจุดแล้วจึงทำการแก้ไข” การแก้ไขช่องโหว่ลักษณะนี้ต้องใช้อัปเดตพิเศษสำหรับไมโครโค้ดของโปรเซสเซอร์ ซึ่งสามารถทำได้ผ่านอัปเดต BIOS หรือระบบปฏิบัติการ และควรได้รับการติดตั้งบนเครื่อง PC ของเราในการอัปเดตสะสมล่าสุดจาก Windows

คำแนะนำสำหรับผู้ใช้งาน: เพื่อความปลอดภัย Intel แนะนำให้ผู้ใช้งานหน่วยประมวลผล Intel ที่ได้รับผลกระทบ อัปเดตระบบปฏิบัติการและเฟิร์มแวร์ ที่จัดหาโดยผู้ผลิตระบบไปยังเวอร์ชันล่าสุด เพื่อรับการแก้ไขปัญหาเหล่านี้

ดูรายละเอียดของข้อมูลรุ่นต่าง ๆ ที่ได้รับผลกระทบได้ที่ INTEL-SA-01247

ที่มาข้อมูล TechpowerUp