До сих пор распространение пакетов исправлений для защиты от атак Spectre и Meltdown шло традиционным путем: Microsoft рассылала исправления для Windows по каналам Windows Update, разработчики обновляли свои приложения, а Intel отправляла пакеты исправлений прошивок процессоров производителям компьютеров и материнских плат, и уже они после соответствующих проверок рассылали пакеты клиентам. Теперь же на сайте Microsoft выложены не только ее собственные пакеты, но и часть пакетов, подготовленных в Intel.

Исправления от Intel входят в пакет обновлений KB4090007 для операционных систем Windows 10 и Windows Server версии 1709. Этот пакет не будет включаться в следующий накопительный пакет обновлений. Не совсем ясно, будет ли обновление прошивки процессоров распространяться по каналам Windows Update, хотя эта система дает пользователям возможность настроить получение исправлений не только для Windows, но и для различных компонентов компьютера и периферийных устройств.

В пакет входят подготовленные в Intel исправления для процессоров Skylake H/S, Skylake U/Y и Skylake U23e. Новые исправления Microsoft обещает включать в пакет по мере их разработки.

На выставке Mobile World Congress в Барселоне корпорация Intel подтвердила планы совместной с Dell, HP и Lenovo разработки первой волны ПК, подключаемых к сетям 5G.

«Посетители MWC могут убедиться в том, что наша компания в сотрудничестве со своими партнерами по отрасли и сетевыми операторами продолжает работать над ускорением передачи данных, – заявила старший вице-президент и генеральный менеджер Intel Network Platforms Group Сандра Ривера. – Наша приверженность развитию сетей 5G подтверждается участием в деятельности органов стандартизации, проведением тестирования и реализацией экспериментальных проектов, которые помогают извлекать важные уроки из попыток внедрения технологии, оценивать ее коммерческие перспективы и проводить инвестиции в экосистему аппаратных и программных продуктов. Мы начали 2018 год с рывка, представив новые продукты и анонсировав отраслевое сотрудничество во всех этих областях».

В Intel объявили о начале масштабного сотрудничества с компанией Spreadtrum и разработке платформы для телефонов 5G, в которую будут интегрированы модемы Intel XMM 8000. Ожидается, что первые результаты этого партнерства можно будет увидеть во второй половине 2019 года.

В настоящее время никакой информация о спецификациях новых продуктов нет, однако производитель чипсетов рассчитывает, что первая волна оборудования 5G для ретейлеров и платформ элктронной коммерции поступит в продажу в конце 2019 года.

На своем стенде на выставке в Барселоне корпорация Intel продемонстрировала концепт гибридного ПК, подключаемого к сетям 5G. По словам Риверы, это позволит «оценить прогресс, достигнутый в деле интеграции передовых технологий беспроводной связи в платформу мобильных ПК».

Что же касается самих сетей 5G, в 2019 году телекоммуникационные операторы готовятся построить их первые образцы и приступить к сертификации на соответствие официальным спецификациям 5G, утвержденным консорциумом 3GPP. Ожидается, что сети 5G позволят передавать данные на скоростях в десятки гигабит в секунду.

Готовясь к развертыванию в этом году первых высокоскоростных сетей 5G пятого поколения, корпорация Intel и ее партнеры уже задумываются о следующем шаге: поставках ПК, которые будут поддерживать связь 5G в 2019 году.

В Intel, Dell, HP, Lenovo и Microsoft объявили, что первые ПК, работающие под управлением Windows и поддерживающие сети 5G, должны появиться во второй половине 2019 года. Примерно в те же сроки в Intel намерены начать поставки коммерческих модемов XMM 8000 и выйти на рынок технологий 5G.

Прототип ПК, подключенного к сетям 5G, будет продемонстрирован Intel на открывающейся в Барселоне всемирной выставке Mobile World Congress. Там же покажут и передачу данных в сети 5G. На стенде Intel можно будет ознакомиться также с технологией eSIM, которая заменит физические SIM-карты, и с тонким ПК, поддерживающим стандарт Wi-Fi следующего поколения, 802.11ax.

Технологию 5G называют «Эльдорадо мобильной отрасли» и, похоже, что мифическая страна несметных сокровищ вот-вот появится на горизонте. Intel рекламирует 5G уже на протяжении нескольких лет, отводя ей самые разные роли, начиная от коммуникационной магистрали для умных автомобилей и заканчивая автономными дронами, которые с ее помощью смогут обмениваться информацией друг с другом.

Тем временем операторы связи объявляют, когда и где клиенты смогут получить доступ к сетям 5G; некоторые другие предпочитают пока не форсировать события и отложить развертывание своих сетей до следующего года.

Для Intel появление технологий 5G может стать сигналом к возрождению беспроводного бизнеса корпорации. Современные, интегрированные платформы конкурентов вытеснили ее с рынка 4G, и сети 5G открывают перед Intel возможность напомнить о себе.

«Мы активно инвестируем в портфель беспроводных технологий и в партнеров, которые намерены выводить подключаемые к сетям 5G ПК на рынок, – говорится в заявлении Intel. – Благодаря этому пользователи смогут на ходу просматривать высококачественное видео и играть в требовательные к пропускной способности игры, просто подключаясь к сетям Wi-Fi и сотовым сетям».

Именно по этой причине Intel инвестирует в вывод на рынок очередного поколения технологий Wi-Fi 802.11ax. Как и 5G, стандарт 802.11ax, обещающий многогигабитные скорости в сетях Wi-Fi, еще предстоит дорабатывать, не говоря уже о непосредственной процедуре развертывания.

Впрочем, это не мешает производителям создавать оборудование еще до утверждения окончательного варианта стандарта. В качестве примера здесь можно привести новые маршрутизаторы D-Link. Несмотря на то, что окончательная версия стандарта будет готова только в конце 2018 или в начале 2019 года, поставщики уже сейчас приступают к разработке соответствующих средств и тестированию их интероперабельности. (Как правило, к окончательной версии спецификаций продукты приводятся путем обновления их прошивки.) А тем временем Intel продолжает подкидывать уголек в топку набирающего ход паровоза следующего поколения.

Что это означает для потребителей? Обратите внимание на поставщиков смартфонов, которые начнут рассказывать о своих планах производства устройств 5G сразу после открытия 26 февраля выставки Mobile World Congress. Высокоскоростные модемы появятся уже в нынешнем году, и производителям смартфонов придется выбирать между испытанными модемами 4G и более передовыми (и, возможно, отличающимися повышенным энергопотреблением) компонентами 5G, которые виднеются на горизонте. А вслед за поставщиками смартфонов начнут подтягиваться и производители ПК.

В годовом отчете корпорации Intel сообщается, что против нее в суды США и других стран подано уже 30 групповых исков от имени клиентов и еще два групповых иска от имени акционеров. Иски связаны с обнаружением в процессорах Intel уязвимостей названия Meltdown и Spectre. Истцы считают, что корпорация и ее руководители нарушили закон, публично делая утверждения о выпускаемых корпорацией продуктах и внутренних мерах контроля, которые, как показала публикация сведений об уязвимостях, были ложными или вводящими в заблуждение. В Intel пока не берутся оценивать возможный исход судебного спора и убытки от него. Спор обещает быть сложным: в январе трое ответчиков подали еще один иск — на этот раз в защиту прав корпорации против некоторых ее руководителей.

В отчете утверждается, что Intel получила информацию об уязвимостях в июне 2017 года от группы исследователей из Google. Публично сведения о них были опубликованы 3 января, еще до того, как в широком доступе появились обновления программ и прошивок, необходимые для защиты, подчеркивают в Intel.

В случае успеха иска Intel, возможно, обяжут выплатить компенсацию всем пользователям уязвимых процессоров.

Корпорация Intel представила новое семейство SOC-процессоров Xeon D-2100 (System-on-Crystal — «система на кристалле»), которые призваны удовлетворить потребности граничных узлов сети и других конфигураций для сетей и дата-центров, на которые накладываются жесткие ограничения в части занимаемого пространства и энергопотребления.

«Чтобы удовлетворить растущие потребности конечных пользователей, жаждущих увеличения пропускной способности, и их интеллектуальных подключенных устройств, поставщикам услуг необходимо оптимизировать свои ЦОДы и инфраструктуру граничных узлов с использованием возможностей мобильной связи нового поколения и новых облачных сред, – указала старший вице-президент и генеральный менеджер подразделения сетевых платформ Intel Сандра Ривера. – Процессоры Intel Xeon D-2100 помогают провайдерам и корпоративным заказчикам достигать максимума вычислительной мощности, потребляя минимальное количество электроэнергии».

Процессоры Xeon D-2100, основанные на платформе Intel Xeon Scalable, включают от четырех до 18 процессорных ядер серверного поколения Skylake и могут быть разогнаны до частоты 3 ГГц в режиме Turbo. Интеграция технологии Intel QuickAssist Technology позволяет осуществлять обмен данными при выполнении операций шифрования и дешифровки и прочих криптографических действий со скоростью до 100 Гбит/с.

Серия процессоров Xeon D 2100 базируется на архитектуре Skylake-SP и производится на 14-нанометровой технологии.

Семейство представлено SoС-процессорами со встроенными дополнительными сетевыми функциями, что отличает их от других решений Xeon Scalable. Их целевое назначение – серверная инфраструктура высокой плотности с критическими нагрузками, облачные решения, подсистемы сетевого слоя и хранения данных, а также системы с поддержкой QuickAssist Technology (QAT).

Линейка разделена на три группы: для критически нагруженных серверов и облачных сред (дополнительный индекс I в нумерации модели); для нагруженного сетевого оборудования и подсистем хранения (T); для систем с поддержкой QAT (индекс N). Большинство процессоров линейки можно использовать в нескольких вариантах – IT/NT.

Встроенная функциональность QAT позволяет на лету переводить обработку задач криптографии на отдельный специализированный процессор, включая шифрование, аутентификацию, цифровую подпись, RSA, ECC и т. д. Оставляя при этом основные процессорные ядра свободными для решения других задач.

В этом году корпорация Intel планирует нанести по жестким дискам двойной удар устройствами Optane и твердотельными накопителями NAND. Цель состоит в том, чтобы полностью убрать из ПК локальное хранилище, переместив все в облако.

Конечно, у Intel имеются и планы развития бизнеса твердотельных накопителей, предусматривающие в том числе добавление к семейству 760P моделей емкостью в 1 Тбайт и даже 2 Тбайт. То же самое можно сказать и про всех остальных производителей. Но более интересный вопрос связан с тем, что намерена делать компания со своей почти уникальной технологией Optane, и как она собирается убеждать пользователей инвестировать в нее.

Optane занимает уникальную нишу между жесткими дисками и оперативной памятью DRAM. Изначально она использовалась в качестве кэширующей технологии для жестких дисков и устройств SSD. Затем появились первые твердотельные накопители на базе Optane. В семейство 900P вошли модели емкостью 280 Гбайт и 480 Гбайт. Быстрые твердотельные накопители уже давно стали популярным вариантом модернизации ноутбуков, но Intel еще придется поломать голову над тем, как сделать Optane массовой технологией.

Корпорация рассчитывает изменить ситуацию с помощью семейства Optane 800P – твердотельных накопителей небольшой емкости (58 Гбайт и 118 Гбайт) с интерфейсом M.2, представленных на недавней выставке CES. По словам Роба Крука, отвечающего в Intel за продукты энергонезависимой памяти, поставки их начнутся уже в феврале. В перспективе Intel могла бы даже объединить хранение Optane и SSD. В нынешнем году компания выпустит продукты Optane в форм-факторе DRAM для ЦОД, сигнализируя тем самым, что в конечном итоге технология памяти Optane появится и в клиентских ПК.

Почему это так важно? Быстрая (но дорогая) память Optane повышает общую производительность системы, которой уделяется все большее внимание в условиях исчерпания потенциала увеличения тактовой частоты микропроцессоров. На этом поле Intel может получить преимущество над своим главным конкурентом AMD, у которого соответствующей технологии просто нет. Если Intel удастся теснее интегрировать свои чипсеты, твердотельные накопители и Optane, клиенты начнут покупать еще больше продуктов категории Intel Inside, чем раньше, и отворачиваться от компонентов, предлагаемых другими вендорами. Единственный оставшийся у нас вопрос, на который в Intel не смогли ответить, связан с тем, как отразятся на функционировании Optane и систем хранения данных усилия, направленные на устранение уязвимости Spectre.

Что дальше?

Преимущество Intel заключается в том, что у Optane нет прямых конкурентов. Это позволяет корпорации самой определять, насколько быстро ей следует продвигаться вперед. Несмотря на то, что технология 3D XPoint, которую Intel предлагает под маркой Optane, представляет собой итог совместной разработки Intel и Micron, у Micron нет своих собственных продуктов 3D XPoint для потребительского рынка.

Вместе с тем, многое еще предстоит улучшить. «Вы увидите, что технология Optane станет быстрее и ближе к процессору, – указал Крук. – Ее производительность будет расти, а энергопотребление уменьшаться. Объем твердотельных накопителей на основе 3D NAND увеличится, равно как и плотность размещения элементов. Со временем они станут более компактными и даже съемными».

К сожалению, Крук так ничего и не сказал о следующих шагах Intel. О том, когда семейство 900P пополнится моделями с более высокой емкостью. (На сайте Anandtech уже появилась информация о том, что Intel готовится предложить модели емкостью 960 Гбайт и 1,5 Тбайт.)

Интересно, что Optane можно использовать в качестве загрузочного накопителя. Теоретически устройства 900P и 800P вполне подходят для этого. Но даже 118 Гбайт слишком мало для того, чтобы эта модель всерьез могла заинтересовать большинство пользователей ноутбуков.

У нас сразу возник вопрос, можно ли объединять устройства Optane с традиционными твердотельными накопителями? «Возможно, в перспективе в этом и будет смысл, – ответил Крук. – Более того, вы можете проделать все это уже сейчас, подключив к компьютеру два устройства с интерфейсом M.2. Речь идет всего лишь о простом интеграционном проекте. Если рынку это понадобится, мы, безусловно, сделаем все необходимое».

В конце концов Intel может использовать память Optane на клиентских ПК в качестве дополнения к традиционной памяти DRAM. Энергонезависимая память Optane подобно флеш-памяти хранит данные даже при отсутствии электропитания, но работает медленнее, чем DRAM. Optane в форм-факторе DRAM – Optane DIMM, если хотите – появится на серверном рынке в этом году. В дальнейшем она может переместиться и на ПК.

«Думаю, энтузиасты и пользователи рабочих станций окажутся от этого в выигрыше», – заметил Крук.

«Переложить» SSD в облако

Конечная цель Intel, однако, заключается в том, чтобы подключать ПК непосредственно к облаку. Единственным локальным хранилищем на ПК могло бы остаться устройство Optane, «кэширующее» данные, которые используются чаще всего. (Сегодня подобный вариант уже существует в виде «папки» OneDrive On Demand, которую владельцы ПК с Windows 10 используют для сохранения данных в облаке и загрузки их оттуда.) Жесткие диски? Нет. В конечном итоге, по словам Крука, жесткие диски исчезнут из нашей жизни.

А вот как представляет Intel работу подключенного к облаку ПК. «При подключении к облачному хранилищу по сетям 5G вы получите производительность, сравнимую с быстродействием жесткого диска с интерфейсом SATA. Используя Optane в качестве кэш-памяти жесткого диска можно добиться вполне приличного быстродействия. Теоретически то же самое можно проделать и с жестким диском в облаке».

На сегодняшний день подключенные к облаку ПК Intel остаются всего лишь концепцией, поскольку появление технологии 5G ожидается не ранее 2020 года. Пользователи и производители ПК должны быть уверены в том, что подключение к сетям 5G можно будет осуществлять фактически, где угодно. «Нам предстоит пройти еще долгий путь, но с технологической точки зрения уже сейчас понятно, куда мы движемся, – пояснил Крук. – Что это означает для людей? Прежде всего – упрощение перехода с одной платформы на другую. Достаточно подключить к облаку новый ПК, загрузить ранее сделанную работу и можно продолжать начатое. Упрощается также переход на новые технологии, устраняются сдерживающие факторы, мешающие работе на самых новых и лучших ПК».

Именно к этому и стремятся сейчас в Intel.

В Intel начали рассылку нового пакета обновления микрокода процессоров с исправлением уязвимости, известной под названием Spectre. Предыдущие обновления вызывали нестабильную работу системы, и корпорация в итоге рекомендовала пользователям не устанавливать их. Новый пакет, как утверждают в корпорации, не вызывает этих проблем. К сожалению, он пригоден только для процессоров Core и Core m семейства Skylake. Разработка исправлений для процессоров Haswell и Broadwell все еще не закончена.

На сайте Intel опубликован список моделей процессоров, на которых это исправление будет работать. Сейчас в него входят процессоры серий Skylake U, Y, H и S, а также U23e. Предполагается, что со временем список будет расширяться. Корпорация рекомендует всем пользователям перечисленных моделей процессоров как можно скорее установить обновление.

Информация об уязвимостях Spectre и Meltdown была опубликована в начале января этого года. Им подвержены почти все процессоры производства Intel, а также ARM и, в некоторой степени, AMD. Уязвимость кроется в конструктивных особенностях процессоров. Специалисты все еще пытаются найти решение, позволяющее устранить ее, не жертвуя при этом производительностью процессоров.

Генеральный директор Intel Брайан Кржанич на прошлой неделе на встрече с инвесторами сообщил, что корпорация намерена представить аппаратное решение, которое позволило бы смягчить последствия обнаружения брешей Spectre и Meltdown. Однако заявление это оставило больше вопросов, чем ответов.

Четвертый квартал 2017 года стал лучшим в истории корпорации – ее оборот вырос по сравнению с аналогичным периодом предыдущего года на 4% и достиг 17,1 млрд долл. Вместе с тем, две обнаруженные критические уязвимости затрагивают практически каждый процессор, поставляемый Intel для рынка персональных компьютеров и серверов, и сулят корпорации очень серьезные проблемы.

Совместно с производителями ПК и операционных систем в Intel спешно занялись разработкой микрокода, устраняющего эти уязвимости. Однако это помогло далеко не всем. Пользователям, столкнувшимся с неожиданными перезагрузками системы, в корпорации рекомендуют отказаться от обновлений. Теперь в Intel ищут другие способы ликвидации уязвимостей, но как это отразится на пользователях, пока неизвестно.

«Безопасность – главный приоритет»

«Безопасность является для нас главным приоритетом, основой наших продуктов, имеющей критически важное значение для реализации стратегии, ориентированной на данные, – указал Кржанич на встрече с инвесторами. – Ближайшая цель заключается в том, чтобы представить надежное решение, которое защитило бы инфраструктуру наших клиентов от этих эксплойтов. Мы работаем над внесением аппаратных изменений в будущие продукты, устраняющие угрозы Spectre и Meltdown. Соответствующие продукты появятся уже в этом году».

Подразделение Intel Client Computing Group сообщило о падении продаж на 2%, до 9 млрд долл. Продажи ноутбуков оставались стабильны, в то время как продажи настольных ПК сократились на 8%.

Кржанич еще раз заверил, что уязвимости не окажут влияния на ближайшие финансовые результаты. «Могу заверить вас на самом высоком уровне, что мы не меняем своих прогнозов с учетом вновь возникших обстоятельств, – подчеркнул он, рассказывая об исследовании уязвимостей и способов смягчения их последствий. – К работе над этим я привлек лучшие умы корпорации».

Шесть вопросов, на которые Intel предстоит дать ответ

У аналитиков с Уолл-стрит было много возможностей для того, чтобы прояснить стратегию Intel в области обеспечения безопасности оборудования. Но вместо этого они засыпали Кржанича вопросами о предполагаемых капитальных затратах Intel и планах в отношении рынка памяти.

А между тем, массовых потребителей и корпоративных заказчиков в первую очередь беспокоит именноустранение аппаратных брешей в процессорах. Перечислим вопросы, которых мы ждали от аналитиков, и приведем ответы, которые, как нам кажется, могли бы прозвучать в ответ на эти вопросы, — раз этих ответов не прозвучало от корпорации.

1. Когда именно бреши будут устранены?

Предполагаемый нами ответ: в конце 2018 года. Здесь мы исходим из утечек информации о сроках появления процессоров Cascade Lake-X с нормой проектирования 14 нм, а также 10-нанометровых Cannon Lake, которые должны быть выпущены следом.

Стоит отметить, что Пат Мурхед, работавший когда-то в AMD, а ныне являющийся главным аналитиком Moor Insights, не согласен с этой точкой зрения. «Убежден, что все решения уже найдены, иначе сроки выпуска новых чипов придется сдвигать минимум на год, – указал он. – Вполне возможно, что бреши будут закрыты уже в процессорах Coffee Lake-S, которые должны появиться в самое ближайшее время».

2. Позволят ли внесенные изменения ликвидировать и Spectre, и Meltdown?

Предполагаемый нами ответ: только Meltdown. Как уже говорилось, Meltdown оказывает наиболее серьезное влияние на процессоры Intel. Объясняется это агрессивным характером упреждающего исполнения кода этим чипом. Кроме того, думается, для устранения Spectre в архитектуру придется вносить более фундаментальные изменения.

3. Отразятся ли вносимые изменения только на новых процессорах или же и на старых тоже?

Предполагаемый нами ответ: только на новых микропроцессорах для ПК, хотя потенциально в Intel могли бы охватить и уже существующие процессоры, особенно те из них, которые предназначены для серверов, используемых в облачной инфраструктуре. Но это может привести к необходимости их фактического отзыва, чего Intel будет стремится избежать. Чтобы успокоить клиентов, некоторые чипы можно обозначить специальными суффиксами, свидетельствующими о том, что все необходимые изменения в них уже внесены.

4. Какое влияние вносимые изменения окажут на сами чипы?

Предполагаемый нами ответ: любое усложнение логики работы и физическое увеличение размеров микропроцессоров приводит к росту себестоимости. Однако придется ли Intel встраивать отдельные логические блоки или же корпорация ограничится только изменением структуры чипа, неизвестно. И если появятся дополнительные затраты, влияющие на стоимость, Intel должна будет проглотить это.

5. Как все это отразится на производительности?

Предполагаемый нами ответ: здесь можно исходить только из результатов тестирования. Пока мы видим, что при выполнении эталонных процессорных тестов эффект минимален, но он оказывается куда значительнее при расширенном тестировании производительности системы в целом.

6. Приведет ли выпуск процессоров с закрытыми аппаратными брешами к увеличению продаж ПК?

Предполагаемый нами ответ: если говорить о ПК потребительского класса, наверное, нет. Рост продаж в корпоративной среде более вероятен. Предприятия не хотят подвергать себя риску столкновения с множеством судебных исков, и любой грамотный продавец не преминет напомнить им об этом. Потребители же предпочтут молча стиснуть зубы и смириться с замедлением работы и отсутствием доступных графических процессоров.

«Лично я полагаю, что нам стоит ждать увеличения спроса на серверы, а не на ПК, – добавил Мурхед. – Не думаю, что многие обратят внимание на снижение производительности».

Таковы наши предположения. Остается надеяться, что Intel все же раскроет подробности своих планов устранения аппаратных уязвимостей Spectre и Meltdown и сделает это уже в ближайшее время.

Из исследования, опубликованного в первые дни наступившего года, стало известно, что практически все процессоры, выпущенные за последние 20 лет, имеют фундаментальную брешь, различные варианты которой получили названия Spectre и Meltdown. Уязвимости обусловлены особенностями реализации определенных функций чипов, призванных ускорять их работу. Сегодня уже доступны программные заплаты, однако они могут негативно влиять на производительность систем. Пока что нет свидетельств, указывающих на использование уязвимостей злоумышленниками, однако такие эксплойты будет трудно распознать, а сами бреши настолько фундаментальны и широко распространены, что исследователи называют их поистине катастрофичными.

Что такое Spectre и Meltdown

Spectre и Meltdown — это названия, которые дали разным вариантам одной и той же фундаментальной уязвимости, касающейся большинства современных процессоров архитектур x86 и ARM. Если ею воспользуются атакующие, они смогут получить доступ к данным, прежде считавшимся защищенными. Исследователи обнаружили сами недоработки в конце 2017 года, а объявили об этом в начале 2018-го. Выявлено три варианта бреши, у каждого свой номер в глобальной базе данных по известным уязвимостям Common Vulnerabilities and Exposures (CVE). Два из них объединены именем Spectre, третий назвали Meltdown.

Все варианты уязвимости позволяют вредоносным программам получать доступ к данным, прав обращаться к которым у них быть не должно. Это возможно за счет использования двух технологий ускорения работы процессоров — упреждающего выполнения (speculative execution) и кэширования.

Что такое упреждающее выполнение

Упреждающее выполнение — это механизм, при помощи которой процессор «предугадывает будущее» для ускорения своей работы. Зная, что код программы имеет несколько логических ветвей, чип выполняет вычисления по ним заранее, еще до того, как определится, какой из них передать управление. Допустим, код содержит следующую логику: «Если А истинно, вычислить функцию X, в противном случае вычислить Y». В этом случае процессор может начать параллельно вычислять X и Y еще до того, как станет известно значение A. Таким образом, когда значение A получено, у процессора уже будет готовый ответ для соответствующей ветви кода. Другой пример: выяснив, что программа часто использует некую функцию, процессор может в период неактивности вычислить ее, чтобы заранее приготовить ответ. В целом эти приемы обеспечивают ускорение работы.

Что такое кэширование

Кэширование — метод, позволяющий ускорить доступ к памяти. Получение данных из оперативной памяти, размещаемой в отдельном чипе, занимает у процессора относительно много времени, но у него есть небольшое количество встроенной памяти — процессорный кэш, к которому можно обратиться очень быстро. Эта область заполняется данными, которые понадобятся процессору в ближайшее время или которые часто используются. Обычно именно в кэше хранятся результаты упреждающего выполнения, за счет чего отчасти и обеспечивается ускорение.

Проблема возникает, когда при кэшировании и упреждающем выполнении происходит взаимодействие с защищенной памятью.

Что такое защищенная память

Защищенная память — одна из ключевых концепций обеспечения компьютерной безопасности. Суть в том, что ни один процесс на компьютере не должен иметь доступа к данным без соответствующих привилегий. Благодаря этому программы могут предотвращать доступ пользователей к некоторым данным, а операционная система не допускает возможности считывания одной программой данных, принадлежащих другой. Для получения доступа к данным процессу необходимо пройти проверку привилегий, в ходе которой выясняется, позволено ли ему видеть запрашиваемые данные.

Однако проверка привилегий может занимать относительно долгое время. Обсуждаемая уязвимость связана прежде всего с тем, что, пока чип ждет выяснения наличия у процесса права на доступ к определенным данным, включается механизм упреждающего выполнения, то есть заранее начинается обработка запрашиваемых данных, еще до получения разрешения на это. При этом теоретически безопасность сохраняется, поскольку результаты упреждающего выполнения защищаются на аппаратном уровне. Процессу не позволено увидеть их до окончания проверки привилегий, а если ее результат отрицательный, данные уничтожаются.

Однако защищенные данные сохраняются в кэше процессора, даже если программа не получает разрешения на доступ к ним. А поскольку обращение к кэшу происходит быстрее, чем к обычной памяти, процесс может попытаться получить доступ к определенным участкам памяти, чтобы выяснить, производилось ли кэширование хранимых в них данных; он по-прежнему не сможет получить доступ к самим данным, но если они были кэшированы, то отказ попытки считывания произойдет гораздо быстрее, чем в противном случае. Это все равно что постучать по коробке, чтобы по звуку понять, пустая ли она. Ввиду особенностей работы компьютерной памяти знание адресов хранения данных может помочь выяснить сами данные. Это называется атакой по сторонним каналам.

В чем различие между Spectre и Meltdown

Подробное техническое описание Spectre и Meltdown можно найти в записи на сайте Google Project Zero, благодаря которой мир изначально узнал о проблеме. Вкратце, и Spectre, и Meltdown могут позволить атакующим получить, не имея соответствующих привилегий, доступ к данным с применением описанных выше методов. Уязвимости различаются по результатам их использования.

Брешь Meltdown («расплавление») получила такое название, поскольку она «расплавляет» защитные границы, реализованные на аппаратном уровне. Используя Meltdown, атакующий может с помощью работающей на компьютере программы получить доступ к данным, которые ей не должны быть доступны, в том числе принадлежащим другим программам, а также к данным, доступ к которым должен быть только у пользователя с правами администратора. Meltdown не требует особых знаний о том, как работает программа, захватываемая атакующим; однако эту уязвимость можно использовать только на процессорах Intel определенных типов. Сама проблема достаточно серьезная, но для нее уже выпускаются исправления.

Посредством вариантов Spectre атакующий может заставить программу выдать часть ее собственных закрытых данных. Эксплуатация бреши требует более детальных знаний внутреннего устройства программы и не дает возможности получить доступ к данным других программ, однако такая атака сработает практически на любом существующем процессоре. Название Spectre («призрак») отчасти происходит от Speculative Execution, отчасти от вероятности широкого круга атак. И хотя на сегодня уже доступны заплаты против данной уязвимости, в дальнейшем, без сомнения, будут обнаружены и другие варианты — «призрак» будет навещать нас снова и снова.

В чем опасность Spectre и Meltdown

Обе уязвимости создают возможность совершения весьма опасных атак. Например, код JavaScript на сайте может, используя Spectre, заставить браузер выдать имя и пароль пользователя. С помощью Meltdown атакующие могут просматривать данные, принадлежащие другим пользователям и даже другим виртуальным серверам, работающим на том же оборудовании, а это потенциальная катастрофа для операторов платформ облачных вычислений.

Но, помимо самой вероятности конкретных атак, важен тот факт, что бреши присутствуют в большинстве аппаратных платформ, на которых работает ежедневно используемое нами ПО. При этом даже формально защищенный код становится уязвимым, поскольку использованные при его написании предположения о процессах безопасности оказались ложными.

Заплаты против Spectre и Meltdown

Сама уязвимость присутствует на аппаратном уровне, и устранить ее нельзя. Но большинство производителей выпускают программные заплаты, позволяющие обойти проблемы. В частности, у заплаты KAISER, разработанной еще в 2017 году для улучшения защищенности Linux, есть «побочный эффект» в виде предотвращения атак Meltdown. Крупнейшие провайдеры облачных сервисов уже установили заплаты на свои серверы. Исправления выпускают Intel, Microsoft, Apple и Google, на очереди и другие.

Учитывая, что одним из наиболее опасных векторов атак Spectre является использование движков JavaScript в браузерах, их особенно важно обновлять до последних версий.

Более старые системы, особенно Windows XP, скорее всего, заплат уже не получат. Останутся без них и миллионы недорогих Android-фонов, не получающих обновления безопасности от Google, причем многие из этих аппаратов не такие уж и старые.

Когда появятся заплаты для ПК, «маков», iPhone, Android-фонов и браузеров

По состоянию на 11 января Microsoft выпустила заплаты для большинства версий Windows, начиная с Windows 7, в которых также исправлены браузеры Internet Explorer и Edge. Кроме того, на сайте корпорации приводятся ссылки на обновления микропрограмм от большинства крупнейших производителей компьютерных систем. Однако некоторые компьютеры на процессорах AMD после установки заплат перестали запускаться, поэтому для таких систем распространение заплат пока прекращено.

Apple еще 3 января выпустила исправленные версии macOS, iOS и tvOS, а также браузера Safari.

Google опубликовала список моделей хромбуков, для которых вышли заплаты, а также тех, которые не нуждаются в исправлениях (таких устройств большинство), и тех, для которых заплаты уже не выйдут ввиду окончания срока поддержки.

Заплата для Firefox появится 23 января, сейчас она доступна в бета-версии браузера. Тогда же выйдет заплата для Chrome, а пока что для защиты в браузере можно самостоятельно включить экспериментальную функцию изоляции сайтов.

В связи с многочисленностью смартфонов на Android ответ на вопрос о том, будет ли исправлена конкретная модель, не всегда положителен. Большинство аппаратов, предлагаемых непосредственно компанией Google и гигантами наподобие Samsung, уже получили заплаты или получат позднее, но для многих исправлений не будет. Итальянская компания RiCompo, предлагающая технику со скидкой в обмен на старую, создала сайт, на котором можно получить свежую информацию о заплатах для многих марок и моделей смартфонов.

Снижают ли заплаты быстродействие

Принцип действия таких заплат основан на изменении или запрете использования программным обеспечением функций упреждающего выполнения и кэширования. Разумеется, учитывая, что эти средства предназначены для ускорения работы систем, их отключение может привести к обратному. В первых публикациях сообщалось, что снижение производительности может достигнуть 30%, однако тесты показывают, что реальное замедление чаще составляет 5-10%.