GPUThor pokazuje granice ECC zaštite na NVIDIA Ampere GPU karticama
Istraživači Univerziteta u Torontu predstavili su GPUThor, Rowhammer napad na NVIDIA radne GPU kartice Ampere generacije sa GDDR6 memorijom. Testovi su pokazali ranjivost modela RTX A6000 sa 48 GB, RTX A5000 sa 24 GB, RTX A4500 sa 20 GB i RTX A4000 sa 16 GB memorije, a posledice mogu obuhvatiti uskraćivanje usluge i eskalaciju privilegija do root pristupa host sistemu.
Napad zahteva mogućnost pokretanja neprivilegovanog CUDA kernela na ciljnoj kartici. To može biti kod drugog zakupca na deljenom GPU-u ili nepouzdan kod na računaru sa jednim korisnikom kartice. GPUThor zato posebno menja procenu rizika u okruženjima gde se računski akceleratori dele između različitih poslova ili korisnika.
Neujednačeno aktiviranje redova zaobilazi TRR
Rowhammer se zasniva na učestalom pristupu DRAM redovima kako bi se izazvale promene bitova u susednim redovima. GPUThor koristi neujednačeno „hammering“ opterećenje: agresorski red aktivira se znatno češće od redova mamaca, koji služe da opterete odbranu Target Row Refresh, odnosno TRR.
Istraživači su utvrdili da se ponovljeni pristupi unutar jednog warpa od 32 niti spajaju u jednu DRAM aktivaciju. Pristupi iz različitih warpova, upućeni na različite keš linije u istom redu, ostaju odvojene aktivacije. Kerneli napada raspoređuju pristupe upravo tako kako bi povećali učinak nad memorijom.
Na četiri testirane kartice, uz isključen ECC, kampanje su proizvele između 72.000 i 377.000 promena bitova po GB. RTX A5000 bila je najosetljivija sa 377.552 promene po GB. Isti obrasci nisu proizveli promene bitova na testiranim A10, L4, L40, RTX 4090 i A30 karticama, koje koriste druge tipove memorije ili drugačije TRR implementacije.
ECC podiže prag, ali nije potpuna zaštita
SECDED ECC na ovim GPU-ovima može ispraviti jednu grešku u zaštićenom bloku i detektovati dve. Međutim, istraživači navode da tri promenjena bita mogu dovesti do pogrešne korekcije i tihe korupcije podataka. Na lokalno kontrolisanoj RTX A6000 sa uključenim ECC-om, jedan dan opterećenja jedne memorijske banke proizveo je 11 detektovanih neispravljivih grešaka i jednu tihu korupciju.
Neispravljiva dvobitna greška prekida sve kernele na kartici i ostavlja GPU neupotrebljivim do resetovanja. Ipak, GPUThor rad koristi približno 10 milisekundi između detekcije greške i gašenja GPU-a, kada napadački kernel još može koristiti oštećene podatke. Kombinovanjem tog postupka sa ranijim kodom GPUBreach, istraživači su demonstrirali eskalaciju privilegija na host strani.
Operativne mere za GPU okruženja
GPUThor nema CVE oznaku, nema prijavljenih napada u stvarnim okruženjima i ne postoji zakrpa koja u potpunosti rešava problem. Potpuna zaštita bi, prema istraživačima, zahtevala snažniju korekciju višebitnih grešaka i memorijske mehanizme poput Refresh Management ili Per-Row Activation Counting u budućim GPU generacijama.
Za operativne timove najpraktičnije mere su izbegavanje deljenja GPU kartica između nepovezanih zakupaca, praćenje ECC brojača grešaka i ograničavanje nepouzdanih CUDA radnih opterećenja. ECC i dalje povećava trošak napada, ali upravljanje izvršavanjem koda i izolacija GPU resursa ostaju neophodni slojevi zaštite.