Nvidia 专业显卡的内存保护被攻破了。你会受到影响吗？

二十一小时五十四分钟。这是去年从一个简单的程序出发，破坏一块 Nvidia 显卡内存所需的时间。

一分钟零六秒。这是现在所需的时间。

多伦多大学的团队在 8 月 25 日发表了这项研究，他们把这种攻击称为 GPUThor。而且它不只是更快：它还穿过了本来就应该阻止这种事情的保护机制。

我敲这里，那里就翻转。整个攻击就藏在这句话里。

反复敲打一格，让旁边那格发生变化

首先得明白一件关于电脑内存的奇怪，而且有点让人窝火的事情。

一根内存条里有数十亿个微小的格子，按行排列，每个格子里放着一个零或一个一。它们挨得太紧了，以至于读取其中一个格子会在旁边的格子那里产生一点电扰动。读一次，没问题。但如果你连续快速地读取同一行几十万次，扰动很快就会累积起来，旁边那一行里的某个格子最终会自行改变数值。

这就是 Rowhammer。反复敲打一排内存，直到旁边那排撑不住为止。这个名字始于 2014 年，PC 内存一直都能受到这种攻击，而且从来没人真正知道该怎么修好它，因为问题不是软件 bug。这是物理现象。

问题在于，你没权读取邻居的内存。但你完全有权想读多少次自己的内存就读多少次。你在读取自己的内存时，损坏的却是邻居的内存。

会修复、放弃，或者修错的自动纠错器

针对这个问题，专业显卡内置了一种名为 ECC 的保护机制，也就是错误纠正码。这是一种自动纠错器：内存会额外存储一些信息，如果某个位发生了翻转，它就会察觉并将其恢复原状，不会让任何人注意到。

只是这个纠错器有非常明确的局限，而 GPUThor 就是从这里钻进来的。

一个字里的一个错误位，它会修复。一个字里的两个错误位，它能看出有问题，却不知道该恢复成什么，于是拒绝继续运行，机器也会停下来。三个错误位，那就最糟了：它以为自己识别出了一个错误，信心十足地进行修正，然后写入一个错误的值，还以为自己已经完成了工作。

中间的情况会让机器崩溃。右边的情况才是应该让你睡不着觉的那种。

在公开发表的测试中，在保护机制启用的情况下，这种攻击制造了 387 个两位错误，也就是会让机器停下来的错误，以及 2 个三位错误，也就是被纠错器错误修复的错误。两个，看起来似乎少得可怜。这已经多出两个了：只要有一个出现在正确的位置就够了。

数字，因为它们很暴力

同样的工作，去年的攻击和这次的攻击之间。这不是进步，这是换了一个类别。

之前针对这类显卡的攻击 GPUHammer，几乎要花二十二个小时才能制造出可利用的翻转。说白了，这算不上实际威胁：没人会让你在他的机器上运行一个可疑程序整整一天。

GPUThor 用一分多钟就能做到这一点，并且每 GB 内存可以产生 72,000 到 377,000 次位翻转。也就是说，根据测试的型号不同，这一数字是其前代产品的 4,548 到 23,597 倍。把一天缩短到一分钟，这已经不是同一个量级了。

如何从一次位翻转变成完整访问权限

一个随机翻转的位，本身只会让一次计算崩溃。这不是数据被偷了。

真正厉害的地方在别处。在显卡里，有一张表规定了哪个程序有权读取哪一块内存。这就是房子的平面图，上面标着门和锁。研究人员瞄准了这张特定的表，让其中正确的位发生翻转，把他们普通的程序变成了可以读取和写入任意位置的程序。从这里开始，他们就能在主机上打开完整的管理员访问权限。

换句话说，他们没有撬锁，而是修改了平面图，让自己的钥匙可以打开所有的门。

好吧，那你会遇到什么风险吗？

不会。我先直说这一点，免得有人卖什么奇迹解决方案。

首先，攻击者必须能够在你的机器上运行自己的程序，并且能够访问你的显卡。如果他已经做到这一步了，那你有比 Rowhammer 紧急得多的问题！

其次，受到影响的是工作站显卡，RTX A4000、A4500、A5000 和 A6000，并且使用的是一种特定的内存类型，GDDR6。在测试过的其他内存上，包括新款游戏显卡的内存，研究人员没有得到任何一次位翻转。顺便说一句，你的游戏显卡根本没有自动纠错功能，所以它甚至不是这里讨论的对象。

真正相关的用户，是那些按小时向托管商租用图形计算能力的人，或者是在同一台机器上让多个团队共享资源的人。在这种情况下，另一个人会在和你的代码相邻的地方，在同一套硬件上运行他的代码。这正是这些显卡本应确保安全的场景。

好消息，因为确实有一个

Nvidia 没有等到论文发表才采取行动。这个漏洞在 4 月 29 日被报告，厂商的公告在 8 月 21 日发布，也就是论文发表前四天。公告建议做四件事：启用系统的完整内存保护，启用防止一个设备读取另一个设备内存的隔离功能，监控显卡的错误计数器，以及不要让任意代码在一台关键机器上运行。

最后这一点对任何管理员来说都最有意思。这 387 次双位错误并不是悄无声息的：显卡会报告它们。一台机器突然开始成串地喷出内存错误，不一定是硬件老化了。也可能是有人正在敲隔壁的门。

还有这件事的根本意义，这其实更像是一个好消息：我们说的是一项完整发表的学术研究，有方法，有数据，也有局限性。研究人员寻找这个漏洞，是为了让它得到修复，而且在公开谈论它之前等了四个月。哪天这类研究停止了，并不意味着问题消失了。只是有人先找到了它，而他什么都不会发表。

来源

• BleepingComputer : New GPUThor attack defeats NVIDIA ECC protection for root access，测试的型号、位翻转次数、获得管理员访问权限的过程，以及 Nvidia 在 8 月 21 日发布的公告
• The Hacker News : GPUThor Rowhammer defeats ECC on NVIDIA RTX A6000，两位和三位错误的细节，以及与 GPUHammer 的比较
• GPUThor，多伦多大学研究人员的网站，附有完整论文