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スーパーバイザモードアクセス防止( SMAP ) は、 Intel Broadwellマイクロアーキテクチャなどの一部のCPU実装の機能で、スーパーバイザモードのプログラムがオプションでユーザー空間のメモリマッピングを設定して、スーパーバイザモードからそれらのマッピングにアクセスするとトラップが発生するようにします。これにより、悪意のあるプログラムがカーネルを「だまして」ユーザー空間プログラムの命令やデータを使用させることが難しくなります。[1] [2]
歴史
スーパーバイザモードアクセス防止は、先に導入されたスーパーバイザモード実行防止(SMEP) を補完するように設計されています。SMEP は、スーパーバイザモードが意図せずユーザー空間コードを実行するのを防ぐために使用できます。SMAP はこの保護を読み取りと書き込みに拡張します。[2]
利点
スーパーバイザーモードアクセス防止がない場合、スーパーバイザーコードは通常、ユーザー空間メモリマッピングへの完全な読み取りおよび書き込みアクセス権を持ちます（または、完全なアクセス権を取得する機能を持ちます）。これにより、権限昇格エクスプロイトなど、いくつかのセキュリティエクスプロイトが開発されました。権限昇格エクスプロイトは、カーネルが意図しないときにユーザー空間メモリにアクセスすることによって機能します。[3]オペレーティングシステムは、SMAPを使用して意図しないユーザー空間メモリアクセスを強制的にページフォールトをトリガーすることにより、これらのエクスプロイトをブロックできます。さらに、SMAPは、ユーザー空間メモリにアクセスするための意図された手順に従わない欠陥のあるカーネルコードを明らかにする可能性があります。[1]
しかし、オペレーティングシステムでSMAPを使用すると、スーパーバイザコードがユーザー空間メモリにアクセスするときは常にSMAPを一時的に無効にする必要があるため、カーネルサイズが大きくなり、スーパーバイザコードからのユーザー空間メモリアクセスが遅くなる可能性があります。[4]
技術的な詳細
プロセッサは、拡張機能 CPUID リーフを通じてスーパーバイザ モード アクセス防止のサポートを示します。
SMAPは、メモリページングがアクティブで、 CR4制御レジスタのSMAPビットがセットされているときに有効になります。EFLAGS.AC （アライメントチェック）フラグをセットすることで、明示的なメモリアクセスに対してSMAPを一時的に無効にすることができます。（ACフラグ設定）命令と（stacACclacフラグクリア）命令を使用すると、フラグを簡単にセットまたはクリアできます。[5]
CR4のSMAPビットが設定されている場合、特権レベル3未満のコードによって実行されるユーザーモードページへの明示的なメモリ読み取りと書き込みは、EFLAGS.ACフラグが設定されていない場合は常にページフォールトになります。ユーザーモードページへの暗黙的な読み取りと書き込み（記述子テーブルへの読み取りと書き込みなど）は、SMAPが有効になっている場合は、EFLAGS.ACの値に関係なく常にページフォールトを引き起こします。[5]
オペレーティングシステムのサポート
Linuxカーネルのスーパーバイザーモードアクセス防止のサポートは、H. Peter Anvinによって実装されました。[1]これはメインラインのLinuxカーネル3.7（2012年12月リリース）に統合され、この機能をサポートするプロセッサではデフォルトで有効になっています。[4]
FreeBSDは2012年からスーパーバイザーモード実行防止[6]をサポートし、2018年からスーパーバイザーモードアクセス防止[7]をサポートしています。
OpenBSDは2012年からスーパーバイザーモードアクセス防止と関連するスーパーバイザーモード実行防止をサポートしており、[8] OpenBSD 5.3がこの機能のサポートを有効にした最初のリリースです。[9]
NetBSDのスーパーバイザーモード実行防止（SMEP）のサポートは、2015年12月にMaxime Villardによって実装されました。 [10]スーパーバイザーモードアクセス防止（SMAP）のサポートも、2017年8月にMaxime Villardによって実装されました。[11] NetBSD 8.0は、両方の機能がサポートされ、有効になった最初のリリースでした。[12]
スーパーバイザーモード実行防止（SMEP）のHaikuサポートは、2018年1月にJérôme Duvalによって実装されました。 [13]
macOSは少なくとも2017年にリリースされたmacOS 10.13以降SMAPをサポートしています。[14]
参照
参考文献
- ^ abc Corbet, Jonathan (2012-09-26). 「スーパーバイザーモードのアクセス防止」LWN.net . 2017-08-04閲覧。
- ^ ab Mulnix, David (2015-05-22). 「Intel Xeon プロセッサー D 製品ファミリーの技術概要: スーパーバイザー モード アクセス保護 (SMAP) 4」。Intel 。2017 年 8 月 4 日閲覧。
- ^ Corbet, Jonathan (2009-07-20). 「NULL ポインターを楽しむ、パート 1」. LWN.net . 2017-08-04閲覧。
- ^ ab Larabel, Michael (2012-10-02). 「Intel SMAP が Linux のセキュリティ強化に着手」Phoronix . 2017-08-04閲覧。
- ^ ab 「Intel 64 および IA-32 アーキテクチャ ソフトウェア開発者マニュアル、第 3A 巻: システム プログラミング ガイド、パート 1」(PDF)。Intel。2017 年 7 月。2017 年 8 月 4 日閲覧。
- ^ Belousov, Konstantin (2012-11-01). 「リビジョン 242433」。2018年1月19日閲覧。
- ^ Belousov, Konstantin (2018-07-29). 「リビジョン 336876」。2018年7月30日閲覧。
- ^ Henderson, Stuart (2017-03-26). 「Re: OpenBSD には SMEP と SMAP の実装がありますか? それとも MPX ですか?」。2017-08-04 にmarc.infoから取得。
- ^ "OpenBSD 5.3". OpenBSD . 2013-05-01 . 2017-08-04閲覧。
- ^ 「NetBSD 7.0 から 8.0 への重要な変更」。NetBSD。2017年 10 月 12 日。2018 年 1 月 9 日閲覧。
- ^ Maxime Villard (2017-08-23). 「amd64: smap サポート」 . 2018-01-09閲覧。
- ^ “NetBSD 8.0 を発表 (2018 年 7 月 17 日)”。NetBSD。2018年 7 月 17 日。2018年 7 月 29 日閲覧。
- ^ 「カーネル: x86_64 での Intel SMAP および SMEP のサポート」。Haiku (オペレーティングシステム) 2018-01-30 。2018-09-04に閲覧。
- ^ "/osfmk/x86_64/idt64.s.auto.html". Apple Inc. 2017-09-25 . 2018-09-19閲覧。