Firmware-Hacks: UEFI vereinfacht plattformübergreifende Rootkit-Entwicklung

Aktuelle Mainboards haben eine sehr ähnliche UEFI-Implementierung. Angriffe erleichtert dies erheblich, wie Hacker in Hamburg demonstriert haben.

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EFI und UEFI lösen das alte BIOS ab.
EFI und UEFI lösen das alte BIOS ab. (Bild: Intel)

Angriffe auf Firmware in Notebooks und Desktops werden immer einfacher - und damit auch das Platzieren von Rootkits, noch bevor das Betriebssystem und Anwendungen dort eingreifen können. Auf dem 31. Chaos Communication Congress haben Rafal Wjtczuk und Corey Kallenberg Angriffe auf typische Geschäftskundenrechner von HP und Lenovo demonstriert sowie auf ein Elitebook beziehungsweise Thinkpad. Die Angriffe sollen in ihren Tests auch mit anderen modernen PCs funktioniert haben.

Inhalt:
  1. Firmware-Hacks: UEFI vereinfacht plattformübergreifende Rootkit-Entwicklung
  2. Der System Management Mode ist die nächste Hürde zum Überschreiben des Flashspeichers

Voraussetzung ist laut den Experten ein vergleichsweise modernes Grundsystem mit einer UEFI-Implementierung und einem System Management Mode zur Initialisierung des Systems. Es soll wohl auch ältere Systeme mit Legacy-BIOS-Option betreffen, doch das haben die beiden Hacker nicht genau untersucht.

Schutzmaßnahmen mit Race Condition ausgehebelt

Eigentlich gibt es diverse Schutzmaßnahmen, die verhindern sollen, dass die Firmware ohne weiteres manipuliert werden kann. Die erste ist ein ganz normaler Schalter: Solange das BIOS_CNTL-Register dafür keine Erlaubnis gibt, darf die Firmware nicht manipuliert werden. Doch Wjtczuk und Kallenberg gelang es trotzdem, Schreiboperationen durchzuführen. Sie brauchten dafür nur wenige Millionen Versuche, was bei aktuellen CPUs kaum Zeit erfordert. Dabei nutzen die beiden Angreifer Multithreading aus. Ein Prozess in Form eines Kernel Drivers versucht unentwegt, den Register BIOS_CNTL umzuschalten, was vom System ständig abgewehrt wird.

Der andere Prozess führt gleichzeitig ununterbrochen Schreibversuche in der Firmware aus. Irgendwann gelingt dem zweiten Prozess der Zugriff auf die Firmware. Mit dem Überschreiben weniger Bytes wurde vor dem Publikum das Elitebook so weit beschädigt, dass es nicht mehr booten konnte. Für ein Unternehmen ist das schon ausreichend, um den Betrieb massiv zu schädigen, auch wenn kein Rootkit installiert wird.

Für den Angriff braucht es Administrationsrechte. Das Erlangen erweiterter Rechte in Betriebssystemen ist aber dank zahlreicher, fast schon monatlich auftauchender Sicherheitslücken für einen Angreifer kaum noch ein Hindernis. Dass der Angriff überhaupt möglich ist, liegt daran, dass betroffene Systeme nicht verhindern, dass ein Angreifer mehrere Millionen Mal versucht, das System zu manipulieren. Es ist sozusagen ein Brute-Force-Angriff, der sich leicht beseitigen ließe, wenn das System auffälliges Verhalten nach ein paar Versuchen unterbände.

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Der System Management Mode ist die nächste Hürde zum Überschreiben des Flashspeichers 
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