GPUThor: Kỹ thuật tấn công Rowhammer mới vô hiệu hóa ECC trên GPU NVIDIA

Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Toronto vừa tiết lộ GPUThor, một kỹ thuật tấn công Rowhammer mới nhắm vào các dòng GPU workstation của NVIDIA sử dụng bộ nhớ GDDR6. Điểm đáng chú ý của GPUThor là khả năng vô hiệu hóa Error Correction Codes (ECC) – cơ chế bảo mật mà NVIDIA vốn khuyến nghị để chống lại các cuộc tấn công Rowhammer trên GPU.

Cơ chế tấn công GPUThor

GPUThor khai thác kỹ thuật “non-uniform hammering” (tấn công không đồng nhất). Khác với các phương pháp trước đây thường kích hoạt hàng tấn công và hàng mồi với tần suất tương đương, GPUThor tập trung kích hoạt hàng tấn công với tần suất cao hơn nhiều. Điều này giúp vượt qua cơ chế phòng thủ Target Row Refresh (TRR) của bộ nhớ.

Các thử nghiệm thực tế trên các dòng card RTX A6000, A5000, A4500 và A4000 cho thấy kết quả đáng báo động. Khi ECC bị vô hiệu hóa, số lượng bit bị lật (bit flips) tăng vọt, trong đó RTX A5000 ghi nhận tới 377.552 bit flips trên mỗi GB, cao gấp hàng nghìn lần so với các kỹ thuật trước đó như GPUHammer.

Nguy cơ leo thang đặc quyền

Kẻ tấn công có thể thực hiện cuộc tấn công này bằng cách chạy một CUDA kernel không đặc quyền trên GPU mục tiêu. Thông qua việc làm hỏng các bảng trang (page tables), GPUThor cho phép kẻ tấn công ghi đè lên cấu trúc thông tin xác thực của tiến trình, từ đó chiếm quyền root trên hệ thống chủ.

Ngay cả khi bật ECC, các nhà nghiên cứu vẫn tìm ra cách khai thác các lỗi Double-bit Uncorrectable Errors (DUE). Do NVIDIA GPU xử lý các lỗi này một cách “lười biếng” (lazily), tồn tại một khoảng thời gian khoảng 10ms giữa lúc phát hiện lỗi và lúc GPU bị ngắt, đủ để kẻ tấn công thực thi mã độc.

Khuyến cáo bảo mật

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng mặc dù ECC vẫn là một lớp bảo vệ cần thiết, nhưng nó không còn là rào cản tuyệt đối trước các kỹ thuật tấn công hiện đại. Các biện pháp phòng ngừa hiện tại bao gồm:

• Tránh chia sẻ GPU giữa các tenant (người dùng/ứng dụng) khác nhau.
• Giám sát chặt chẽ các bộ đếm lỗi ECC.
• Hạn chế tối đa việc thực thi các CUDA workload không tin cậy.

Hiện tại, chưa có bản vá (patch) cụ thể nào cho GPUThor vì đây là vấn đề nằm ở kiến trúc phần cứng. Các nhà nghiên cứu cho rằng một giải pháp triệt để đòi hỏi các thế hệ GPU tương lai phải có cơ chế sửa lỗi đa bit mạnh mẽ hơn và các biện pháp phòng thủ ngay trong DRAM như Refresh Management hoặc Per-Row Activation Counting. Mã nguồn của cuộc tấn công dự kiến sẽ được công bố rộng rãi vào ngày 15/11/2026 tại hội nghị ACM CCS.

Nguồn tham khảo: The Hacker News