System Management Mode

Режим системного управления (англ. System Management Mode, SMM) — режим исполнения на процессорах x86/x86-64, при котором приостанавливается исполнение другого кода (включая операционные системы и гипервизор), и запускается специальная программа, хранящаяся в SMRAM в наиболее привилегированном режиме.

Технология SMM была впервые реализована в микропроцессоре Intel 386 SL. Изначально SMM работал только на специальных процессорах (SL), но в 1992 году была внедрена в 80486 и Intel Pentium. AMD реализовала технологию в Enhanced Am486 (1994). Все более современные x86/x86-64 процессоры поддерживают её.

Среди возможных применений SMM:

Операционная система работает в защитном «Кольце 0»; однако, гипервизор (в системах VT/AMD-v) является более привилегированным, и режим исполнения гипервизора условно называется «Кольцом −1». Соответственно, SMM, являющимся более приоритетным, чем гипервизор, условно называют «Кольцом −2»[5][6][7]. Код, работающий в режиме SMM, получает неограниченный доступ ко всей системной памяти, включая память ядра и память гипервизора.

Активация SMM

SMM активируется при помощи прерываний SMI (system management interrupt — прерывание системного управления), которое возникает:

  • По сигналу от чипсета или периферии на материнской плате. Используется выделенный контакт процессора SMI#[8].
  • Программный SMI, посланный системным ПО через порт ввода-вывода (часто используется порт номер B2[9])[10].
  • Запись по адресу ввода-вывода, для которого микропрограммно установлена необходимость активации SMM.

На ближайшей границе инструкций после получения сигнала SMI#, процессор сохраняет своё состояние в памяти и переходит в SMM. Для выхода из SMM и восстановления состояния процессора используется инструкция RSM (0F AA[9])[8].

Проблемы

  • Согласно архитектуре SMM, прерывания SMI не могут быть заблокированы операционной системой
  • На старых чипсетах (до 2006 года) не выставлялся бит D_LOCK для защиты памяти SMM (что позволяло создавать SMM-зловреды)[5]
  • Так как программы обработки SMM (SMI handler) устанавливаются из базовой микропрограммы BIOS[5], предполагаемые настройки важной периферии (например, APIC) в ОС и программах SMM могут не совпадать
  • Работа в режиме SMM приостанавливает работу ОС. Состояние процессора сохраняется в SMRAM[8], а кэши write-back должны быть сброшены. Из-за этого могут нарушиться требования жесткого реального времени. ОС Windows и ядро Linux устанавливают «SMI Timeout» — период времени, в который любая программа SMM должна вернуть управление операционной системе.
  • Для определения входа процессора в SMM может потребоваться цифровой логический анализатор (дополнительное отладочное оборудование). При работе в SMM выставляется сигнал процессора SMIACT#[8].
  • Получение кодов программ SMM для их анализа и отладки также требует логического анализатора или обратной разработки микропрограмм BIOS, так как во время исполнения память TSEG, хранящая программы SMM, недоступна ОС.

См. также

  • Процессор MediaGX, использующий SMM для эмуляции аппаратных функций
  • Extensible Firmware Interface (EFI)
  • Coreboot, реализующий SMM/SMI обработчики для некоторых чипсетов

Примечания

  1. ↑ Loic Duflot. «Security Issues Related to Pentium System Management Mode.» Presented at CanSecWest 2006, Vancouver, Canada, 2006.
  2. ↑ Hackers find a new place to hide rootkits. Дата обращения: 2 мая 2011. Архивировано 8 июня 2011 года.
  3. ↑ Sherri Sparks and Shawn Embleton. «SMM Rootkits: A New Breed of OS Independent Malware.» Presented at Black Hat USA, Las Vegas, NV, USA, 2008.
  4. ↑ https://www.youtube.com/watch?v=X72LgcMpM9k&feature=player_detailpage#t=2070s Архивная копия от 25 июня 2016 на Wayback Machine Google Tech Talks — Coreboot — 00:34:30
    Дополнительные сведения: Trusted Platform Module
  5. ↑ 1 2 3 invisiblethingslab.com/resources/misc09/smm_cache_fun.pdf Rafal Wojtczuk, Рутковская, Йоанна, «Attacking SMM Memory via Intel® CPU Cache Poisoning»
  6. ↑ Ring −1 vs. Ring −2: Containerizing Malicious SMM Interrupt Handlers on AMD-V Архивная копия от 13 ноября 2013 на Wayback Machine, 2010
  7. ↑ In-depth Analysis of x86’s System Management Mode Архивировано 23 сентября 2013 года., Georg Wassen: "If Virtual Machine Monitors can be called Ring −1, the System Management Mode is Ring −2. "
  8. ↑ 1 2 3 4 Intel’s System Management Mode by Robert R. Collins
  9. ↑ 1 2 Шестнадцатеричный код
  10. ↑ прим. 5

Литература

Ссылки

Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.