Intel: "Processorer med inbyggda åtgärder för Meltdown och Spectre under 2018"

Om du ska köra den "hårda linjen" och vägra köpa någon CPU som har någon av de tre svagheterna (Spectre a.k.a. Variant 1&2 samt Meltdown a.k.a. Variant 3) lär du får vänta ett bra tag på PC-sidan innan det blir ett nytt CPU-köp....

ALLA moderna x86 CPUer är påverkade av Spectre Variant 1 & 2, faktum är att alla moderna högpresterande CPUer är påverkade av dessa oavsett CPU-arkitektur.

Givet hur enkelt det är att fixa Meltdown i kisel är det faktiskt rätt förvånande att så pass många CPU-modeller har detta problem, så här långt vet vi att Intel Core, Apple A7-A11 (Apples egendesignade ARMar), IBM POWER 7+/8/9 samt ARM Cortex A75 har detta problem (Qualcomm och Samsung har så här långt inte sagt något om Krait resp M1/M2/M3 som är deras egna ARM-designer, vare sig om Meltdown eller Spectre och dessa lär med 100 % säkerhet vara påverkade av Variant 1 och 2).

Man undrar så många kan göra samma misstag, en uppenbar möjlighet är att det inte finns så många företag som designar CPUer -> finns ingenjörer på dessa företag som jobbat på flera av dessa modeller och därmed lyckats göra om samma misstag.

Orsaken att Meltdown är trivialt att fixa i kisel på Intels Core är för att all nödvändig information redan finns tillgänglig för CPU-kärnan.

Meltdown verkar bara gå att trigga via L1 data-cache på Intel Core. Där är L1D$ indexerad på virtuella adress (möjliggör mer spekulation då L1D$ uppslagning kan utföras parallellt med TLB uppslagning). Dock är L1D$ "taggada" med den fysiska adressen, det betyder att man måste få tillbaka en struktur som kallas "page" (är vad TBL-cachar) och i den finns information kring om den virtuella adressen tillhör applikationen eller om den tillhör kärnan.

Så varför kan man inte patcha detta i mikrokod? I teorin går det säkert, i praktiken skulle det totalt döda prestanda då latens för en L1D$ uppslagning är fyra cykler. Att gå genom mikrokod skulle ta långt mer än fyra cykler, men att lägga till en extra check i kisel kan garanterat göras inom de fyra cyklerna och kräver några få transistorer till. D.v.s. detta är fullt möjligt att göra på en modell som kommer 2018.

Spectre variant 2 (branch predict) är inte heller superkomplicerad att fixa i kisel, dock svårare än att fixa Meltdown. En möjlig lösning är att lägga till en PCID (Process ID) tag i branch-predictor cache, kostar plats men är logiskt enkelt.

Det riktigt luriga är hur man löser Spectre Variant 1 (bounds check), tvivlar starkt på att någon CPU-tillverkare kommer ha en kisellösning på detta under 2018. Tyvärr är detta den svaghet som är sannolikast att påverka "vanliga" användare, detta då den kan utnyttjas via JavaScript i webbläsare för att t.ex. stjäla de lösenord webbläsaren har cachad.

För en typisk spel-PC går det faktiskt att rätt mycket ignorera Meltdown och Spectre variant 2, framförallt om man använder sin dator via ett konto som är lokal admin. Dessa är främst ett problem på servers, de är ett rejält problem i datacenter där man delar systemet med andra okända (vilket är fallet i molntjänster).

Orsaken till att de kan ignoreras (fast rekommendera bara att man låter bli att patcha dessa om man _exakt_ förstår attackvektorn och därmed _vet_ att det är ett icke-problem på det system man väljer att inte patcha) då det krävs att attackeraren kan köra ett program lokalt på maskinen, det är fullt normalt i ett datacenter men inte på en hem-PC. Undantaget är JavaScript i webbläsaren, men JS ger inte den typ av kontroll som krävs för att göra en Meltdown/Spectre Variant 2 attack (dock kan man göra en Variant 1 attack den vägen). Om man kan köra program lokalt på ett konto med admin-rättigheter finns det betydligt lättare sätt att läsa allt minne än gå via Meltdown/Spectre variant 2...

Just kravet att kunna köra ett valfritt lokalt program gör att dessa buggar till stor del är ett icke-problem på de flesta inbyggda-system. Där är det sällan möjligt att lägga till nya lokala program med mindre än att man endera har fysisk access alt. har admin/root-konto på systemet.

Spelprestanda är i stort sett opåverkad av "OS workaround" för Meltdown, d.v.s. patch gjord i programvara. Så ur ett spelprestandaperspektiv finns det vare sig någon anledning att undvika applicera Meltdown-patchen eller på annat sätt oroa sig.

Meltdown kräver som, alla dessa tre svagheter, att man kan köra egna program på den lokala datorn. JavaScript i webbläsaren är inte en möjlig attackvektor för Meltdown (man behöver C, C++ eller ASM eller liknande som tillåter "osäker" pekararitmetik samt gör det möjligt att köra ASM-instruktioner som clflush).

I teorin borde Spectre Variant 1 kunna används mot spel när man kör online. Dock kräver det fortfarande att den som vill utföra attacken har möjlighet att köra sin egen kod på _lokalt_ på _din_ dator. Normalt är det inte möjligt på en typiskt desktop-PC med undantag för webbläsaren där kan nu de webbplatser du besöker köra JavaScript på din dator. Det är teoretiskt möjligt att använda JavaScript i webbläsaren för att nyttja Spectre Variant 1.

Lösningen här är att se till att använda en webbläsare som har skydd mot Spectre Variant 1, d.v.s. se till att köra den senaste versionen.

Vidare är det så att en lyckad attack mot ett spel möjliggör att man läser spelets tillstånd, men är det ett problem när du kör online och redan delar med dig av tillståndet till alla som spelar på samma server? Tvivlar att du har så mycket känsliga lösenord och liknande instoppade i spelprocessen (Spectre Variant 1/2 gör det bara möjligt att läsa minnet hos den process man lyckas attackera, man kan inte läsa hela RAM-innehållet)...

Spectre Variant 1 något vi lär få dras med rätt länge. Alla högpresterande CPUer (inklusive Ryzen) är påverkade av denna och detta är nog den svåraste av de tre problemen att fixa i kisel. Fix i programvara kräver tyvärr manuell handpåläggning + omkompilering, så vi kommer ha program mottagliga för Variant 1 under överskådlig framtid.

Spectre Variant 2 påverkar också alla högpresterande CPUer. Tyvärr lär en fix för denna, till skillnad mot en fix för Meltdown, påverka spelprestanda negativt. Personligen skulle jag skita i att patcha en normal desktop-PC mot Variant 2, det är helt enkelt inte rimlig attackvektor på en desktop-PC (och då menar jag ur perspektiv för den som vill utföra attacken, finns betydligt enklare sätt att utföra en sådan attack).

Denna attack är svår att utföra även om man kan köra program lokalt på maskinen, JavaScript i webbläsaren är inte möjligt att utnyttja här.

Om man hittar nya sätt att använda Spectre Variant 2 är det fortfarande så att man kan skydda OS-kärnan (den kommer patchas både för Windows och Linux) samt specifika program så att dessa inte kan attackeras via Variant 2. Så hur man än vrider och vänder på det känns just Variant 2 inte så oroande, enda otrevliga med denna är kostnaden för att applicera motmedlet är rätt högt

Spectre/Meltdown är i första hand ett problem för servers och då främst för molntjänster där flera för varandra okända användare delar CPU-resurser. Utan möjlighet att köra egen lokala program på en maskin blir dessa svagheter i princip helt harmlösa.

Detta förklarar nog också varför dessa svagheter kunnat existera i upp mot 20 år, de upptäcks först nu för det är relativt nyligen som molntjänster blivit stort och en kritisk komponent för "enterprise".

TL;DR
Behöver du en ny speldator idag är i5-8600K ett toppval (personligen skulle välja en modell med SMT är det uppenbart att HyperThreading ger nära nog noll i spel på de sex-kärniga modellerna).

Även om det kommer CPU-modeller med HW-fixar för Meltdown/Spectre kommer dessa inte vara speciellt mycket bättre i just spel jämfört med i5-8600K med SW-fixar (möjigt undantag Spectre Variant 2, men det påverkar i så fall _alla_ dagens CPU-modeller).

SKL-X är totalt meningslös om spel är huvudmålet, den presterar lika eller sämre än i5-8600K. Designen hos S-serien mer optimal för spel än någon annan x86-design just nu. SKL-X bygger på en server-design, den är också klart bättre än S-serien på typiska serverlaster.