GhostWrite：打破RISC-V硬件安全隔离的关键漏洞

GhostWrite：打破RISC-V硬件安全隔离的关键漏洞

GhostWrite Proof-of-concept for the GhostWrite CPU bug. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/gh/GhostWrite

项目介绍

GhostWrite 是一个影响 T-Head XuanTie C910 芯片的安全漏洞，该芯片是目前最快的 RISC-V 处理器之一。GhostWrite 能够破坏受影响 RISC-V 硬件上的所有安全隔离。如果您想了解更多详细信息和研究论文，请访问 GhostWrite 官方网站。

项目技术分析

GhostWrite 的核心在于利用 C910 芯片上一个行为异常的存储指令，该指令非法地使用了物理地址而非虚拟地址作为目标。这个 PoC 使用了 vse128.v 指令，尽管还有其他编码方式可用。由于这个指令尚未被编译器支持，因此指令以汇编形式嵌入到代码中。

在执行 GhostWrite 之前，前导指令会设置向量扩展并正确配置寄存器。PoC 通过解析虚拟地址的物理地址然后向该物理地址写入来测试 GhostWrite 是否在当前机器上有效。之后，需要刷新缓存以确保新值在虚拟内存中可见。

构建过程

以下命令应在目标机器上执行：

gcc -march="rv64gvzve64x" ghostwrite.c -o ghostwrite

Makefile 被配置为生成静态链接的二进制文件（使用交叉编译器）。只需执行 make 命令即可。

运行过程

以 root 权限运行 PoC，以便它可以设置对物理内存的映射以观察 GhostWrite 的写入：

sudo ./ghostwrite

预期输出如下：

虚拟地址:        3fbd3e8000
物理地址:         89f46000

值之前:                 caaa
值之后:                  cafe

输出应包含有效的虚拟和物理地址。此外，执行 GhostWrite 并将物理地址作为目标后，值应发生变化。如果值保持不变（例如，两次看到 "caaa"）或应用程序崩溃，则 CPU 未受影响。

项目及技术应用场景

GhostWrite 的发现对于 RISC-V 硬件的安全具有重要意义。它不仅揭示了 C910 芯片的安全漏洞，也为其他 RISC-V 处理器提供了安全检测的参考。以下是 GhostWrite 的几个潜在应用场景：

1. 安全漏洞检测：利用 GhostWrite 技术，研究人员可以检测其他 RISC-V 处理器是否存在类似的安全漏洞。
2. 硬件加固：硬件制造商可以利用 GhostWrite 的研究成果来加固其 RISC-V 芯片，防止未来的攻击。
3. 安全工具开发：安全研究人员可以使用 GhostWrite 作为工具开发新的安全检测和加固工具。

项目特点

1. 针对性：GhostWrite 专门针对 T-Head XuanTie C910 芯片，能够破坏其安全隔离。
2. 高效性：利用单个异常存储指令即可实现攻击，效率较高。
3. 易用性：GhostWrite 提供了简单的构建和运行过程，便于研究人员快速验证其效果。
4. 指导性：通过 GhostWrite 的研究成果，可以为其他 RISC-V 芯片的安全检测提供指导。

GhostWrite 的发现不仅为 RISC-V 芯片的安全研究开辟了新的道路，也为整个信息安全领域提供了新的研究方向。通过深入了解和利用 GhostWrite，研究人员和开发者可以更好地保障 RISC-V 硬件的安全性，防止潜在的攻击和漏洞利用。

GhostWrite Proof-of-concept for the GhostWrite CPU bug. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/gh/GhostWrite