クラウドの信頼性を揺るがす「BadRAM」攻撃 ─ AMDの最新セキュリティ機能に1500円の機器で簡単に突破可能な脆弱性が見つかる

2024年12月12日

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クラウドコンピューティングの信頼性に大きな一石を投じる脆弱性が発見された。欧州の研究チームは、AMDの最新の仮想マシン保護技術「SEV-SNP」を、わずか10ドル相当の機器で突破できることを実証。この「BadRAM」と名付けられた攻撃手法により、クラウドサービスのセキュリティに新たな課題が浮き彫りとなった。

メモリモジュールの「嘘」が引き起こす深刻な脆弱性

BadRAM攻撃の核心は、コンピュータの心臓部であるメモリシステムの基本的な信頼関係を突いている点にある。現代のコンピュータでは、起動時にプロセッサとメモリモジュール間で重要な初期設定のやり取りが行われる。このプロセスでは、各メモリモジュールに搭載されたSPD（Serial Presence Detect）チップが、そのモジュールの容量、速度、構成といった基本情報をプロセッサに伝える。プロセッサはこの情報を絶対的に信頼し、後続の全ての処理の基礎として使用する。

研究チームは、このSPDチップから提供される情報を改ざんすることで、実際の物理メモリ容量の2倍の大きさがあるとプロセッサに誤認させることに成功した。この操作により、メモリ空間に「幽霊」のような存在しない領域が作られる。プロセッサから見ると、二つの異なるアドレスが実際には同じ物理メモリ位置を指し示すという奇妙な状況が発生する。研究者たちはこれを「エイリアシング（別名付け）」効果と呼んでいる。

この攻撃の実行には驚くほど安価な機材しか必要としない。一般に入手可能なRaspberry Pi Pico（約800円）、DDRソケット、そして9Vバッテリーという、合計1,500円程度の機器があれば十分だ。さらに憂慮すべきことに、一部のDRAMモジュール、特にCorsair製の特定のDDR4モデルでは、SPDチップが適切にロックされていないため、物理的な改変すら必要とせず、純粋なソフトウェア攻撃として実行できる可能性が指摘されている。

このメモリエイリアシングを利用することで、攻撃者はAMDのSEV-SNP（Secure Encrypted Virtualization with Secure Nested Paging）が提供する保護を完全に無効化できる。SEV-SNPは通常、暗号化された仮想マシンのメモリを、クラウドプロバイダーの管理者でさえもアクセスできないように保護している。しかし、BadRAM攻撃により作られた「エイリアス」を通じて、攻撃者は保護されたメモリ領域を自由に読み書きできるようになってしまう。これにより、暗号化キーの抽出や、バックドアの埋め込みといった深刻な攻撃が可能となる。

クラウドサービスへの影響と対策

BadRAM攻撃の発見は、現代のクラウドコンピューティングが依拠する信頼モデルに深刻な疑問を投げかるものだ。Amazon AWS、Google Cloud、Microsoft Azureといった世界的な大手クラウドプロバイダーは、顧客データの機密性を保護するためにAMD SEV-SNP技術を採用している。この技術は、クラウドプロバイダーの管理者であっても顧客の暗号化されたデータにアクセスできないよう設計されており、その不正アクセス防止機能は多くの企業のセキュリティ戦略の要となっていた。

しかし、BadRAM攻撃によって、この保護機能は完全に無効化される可能性が明らかになった。KU LeuvenのJo Van Bulck教授の説明によると、攻撃者はSEV-SNPが生成する暗号化ハッシュを傍受し、改ざんされた仮想マシンの存在を隠蔽できるという。これは単なる理論的な脆弱性ではなく、実際の攻撃に利用される可能性が高い実践的な脅威だ。

特に深刻なのは、この攻撃が医療記録、金融口座情報、機密法的文書など、最も保護が必要とされる情報を標的にできる点である。これらの機密データは、物理的に数千km離れたデータセンターで、未知の管理者によって日常的なメンテナンスが行われている環境に保管されている。BadRAM攻撃は、まさにこの物理的アクセスの機会を突いている。

この脅威に対し、AMDは迅速な対応を行った。同社は脆弱性をCVE-2024-21944およびAMD-SB-3015として正式に認識し、メモリモジュールの構成を起動時に厳密に検証する新しいファームウェアアップデートを開発。このパッチは既に主要なクラウドプロバイダーに提供され、実装が進められている。

さらに、AMDは長期的な対策として、メモリモジュールのSPDチップを適切にロックすることを強く推奨している。これは特に、ソフトウェアによる攻撃の可能性が指摘されたCorsair製DDR4モジュールなど、SPDチップが未ロックの状態で出荷される可能性のある製品に対する重要な防衛策となる。

興味深いことに、IntelのScalable SGXやTDX、ArmのCCAといった競合技術では、既にメモリエイリアシングに対する防御機能が実装されていた。このことは、ハードウェアセキュリティの設計において、より包括的なリスク評価の重要性を示している。BadRAM攻撃の発見は、クラウドプロバイダーとその利用企業に対し、セキュリティ対策の継続的な見直しと強化の必要性を改めて突きつけたと言える。