MIT tyrėjai sukūrė operacinę sistemą, leidžiančią tirti procesorių veikimą ir aptikti naujas atakas

MIT Kompiuterių mokslo ir dirbtinio intelekto laboratorijos (CSAIL) mokslininkai sukūrė naują operacinės sistemos branduolį „Fractal“, kuris veikia kaip „elektroninis mikroskopas“ procesorių tyrimams. Ši sistema leidžia tyrėjams analizuoti procesorių veikimą su didesniu tikslumu, be tradicinių operacinių sistemų sukeliamo „triukšmo“. Pirminiai „Fractal“ panaudojimo atvejai jau atskleidė naujų spekuliatyvinių atakų, tokių kaip „Phantom“, poveikį „Apple Silicon“ procesoriams, taip pat padėjo sukurti veikiančią ataką prieš AMD sistemas.

„Fractal“ – naujas žvilgsnis į procesorių architektūrą

Tradiciniai procesorių saugumo tyrimai dažnai remiasi modifikuojant esamas operacines sistemas, tokias kaip „Linux“ ar „macOS“. Šis metodas yra nestabilus, sunkiai pakartojamas ir ypač „Apple“ platformose netrukus bus nepalaikomas. „Fractal“ branduolys, sukurtas nuo pagrindų, leidžia tyrėjams tiesiogiai tirti aparatūrą, atskiriant ją nuo programinės įrangos trikdžių. „Tai tarsi elektroninis mikroskopas operacinėms sistemoms“, – teigia projekto vadovas, MIT doktorantas Josephas Ravichandranas. Toks „švarios aplinkos“ sukūrimas leidžia tiksliau interpretuoti sudėtingus aparatūros eksperimentus ir suprasti, kaip procesoriai veikia iš tikrųjų.

„Phantom“ atakos prieš „Apple Silicon“ ir kitos spragos

Viena iš pirmųjų „Fractal“ panaudojimo sričių buvo „Apple M1“ procesoriaus šakų numatytojų (angl. branch predictors) analizė. Šie komponentai yra CPU būdas numatyti, kokią programos dalį vykdyti toliau, kad būtų taupomas laikas. „Fractal“ sistema atskleidė pirmąjį įrodymą, kad spekuliatyvinio pobūdžio atakos, žinomos kaip „Phantom“, veikia „Apple Silicon“ architektūrą. Tai paneigė ankstesnius tyrimus, kurie rodė, kad tam tikri mokymai veikia tik „Apple“ našumo branduoliuose, bet ne efektyvumo branduoliuose.

Naujos atakos prieš AMD ir Intel procesorius

Kita MIT CSAIL studija, pasinaudodama panašiais metodais, parodė, kad pagrindinė daugelio procesorių apsaugos schemų prielaida yra klaidinga. Tyrėjai sukūrė veikiantį eksploitą (programinę ataką) AMD sistemai, kurioje veikė dabartinė „Linux“ branduolio versija. Jie nustatė, kad tarp apsaugos mechanizmo veikimo ir prognozių panaudojimo lieka nedidelis tarpas, kurį galima išnaudoti. Nors AMD vėliau išleido pataisą, ją reikia diegti atnaujinant operacinę sistemą. Naujesni „Intel“ procesoriai turi specialią instrukciją, kuri padeda spręsti šią problemą, tačiau skirtingų gamintojų ir net skirtingų tų pačių gamintojų procesorių kartų apsaugos gali veikti nevienodai.

Šie atradimai pabrėžia, kad procesorių saugumo spragos dažnai priklauso nuo konkrečios aparatūros versijos ir programinės įrangos atnaujinimų, todėl universalūs sprendimai yra sudėtingi.

Ateityje specializuotos operacinės sistemos, tokios kaip „Fractal“, gali tapti standartiniu įrankiu procesorių gamintojams ir saugumo tyrėjams, siekiant užtikrinti aparatūros saugumą dar prieš pradedant masinę gamybą.

Šaltiniai

  1. [1] [Science.org | 2026-08-13] Arson attack jolts Italy’s bid to host the Einstein Telescope
  2. [2] [Csail.mit.edu | 2026-08-13] To study how chips work, MIT researchers built their own operating system
  3. [3] [En.wikipedia.org | 2026-08-13] Operating system
  4. [4] [Techxplore.com | 2026-08-13] A new attack slips past the latest defenses built into your computer's processor
  5. [5] [X.com] How do snails make “slime” that can do so many jobs, from helping snails slide to helping them stick, to serving as a de
  6. [6] [X.com] Argonne researchers and collaborators developed an AI system that automates atomistic simulations from start to finish,
  7. [7] [X.com] A new study shows that capsid stabilization, or how a virus protein shell maintains its structural integrity, reprograms
  8. [8] [X.com] Adults 18+ with nephrotic syndrome are invited to join an NIH research study on how dietary fats affect blood fats. Incl