Tampering the RAM: a new way to break into any VM

Creiamo un semplice programma C che legge 2 byte del file di test.

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd = open("file", O_RDONLY);
  uint8_t buf[2] = {0};
  read(fd, buf, sizeof(buf));
  close(fd);

  return 0;
}

Compiliamo ed eseguiamo il programma. Essendo la pagina l’unità fondamentale ci aspettiamo che in cache non ci siano solamente i due byte letti, ma l’intera pagina che contiene quei due byte.

$ vmtouch file 
           Files: 1
     Directories: 0
  Resident Pages: 12/32768  48K/128M  0.0366%
         Elapsed: 0.00183 seconds

Contrariamente a quanto ci aspettavamo, in cache non è presente una sola pagina (4 KB), ma ben 12 (48 KB). Questo avviene perché il kernel implementa la cosiddetta “read ahead logic” per cui vengono caricati in memoria dati non esplicitamente richiesti a cui si farà probabilmente accesso nel prossimo futuro in modo da ridurre il numero di accessi al disco.

Questo comportamento può essere controllato utilizzando ad esempio la syscall posix_fadvise(); vediamo come.

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd = open("file", O_RDONLY);
  posix_fadvise(fd, 0, 0, POSIX_FADV_RANDOM);
  uint8_t buf[2] = {0};
  read(fd, buf, sizeof(buf));
  close(fd);

  return 0;
}

Puliamo la cache, compiliamo ed eseguiamo il programma, poi verifichiamo lo stato della cache.

$ vmtouch file 
           Files: 1
     Directories: 0
  Resident Pages: 1/32768  4K/128M  0.00305%
         Elapsed: 0.001783 seconds