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「ハードウェアの脆弱性Spectre(スペクター)」についてご紹介|PS5関連用語

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「ハードウェアの脆弱性Spectre(スペクター)」についてご紹介|PS5関連用語

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今回は、「ハードウェアの脆弱性Spectre(スペクター)とは」についてご紹介します。

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ハードウェアの脆弱性Spectre(スペクター)とは

Spectre(スペクター)は、多くのマイクロプロセッサに存在するハードウェアレベルの脆弱性です。この脆弱性は、CPUの高速化技術である「投機的実行(speculative execution)」に関連しており、正当な権限のないプロセスが保護されたメモリ領域にアクセスすることを可能にするものです。

投機的実行とは
投機的実行は、CPUが未来の分岐処理の結果を予測し、予測が正しい場合には処理時間の短縮につながる高速化手法です。しかし、Spectreの脆弱性を悪用すると、予測が外れた際に取り消されるはずの処理結果がキャッシュに残り、攻撃者がこれを利用して本来アクセスできないはずの情報を読み取ることができてしまいます。
CPUアーキテクチャに依存しない「Spectre脆弱性」
Spectre脆弱性は、特定のCPUアーキテクチャに依存しないため、Intel、AMD、ARMなど、幅広いプロセッサに影響があります。この脆弱性に対する根本的な解決策は非常に困難であり、ソフトウェアの修正プログラムを適用することで影響を緩和することが一般的な対策となっています¹²。また、この脆弱性は、その性質上、攻撃の痕跡が残りにくいため、発見が困難であり、長期間にわたってセキュリティリスクとなる可能性があります。

2018年、Googleによって公開されたCPUの脆弱性

Spectreは、CPUの「投機的実行(Speculative Execution)」という機能を悪用することで、本来アクセスできないはずのメモリ領域から情報を読み取ることができるセキュリティ脆弱性です。この脆弱性は、2018年1月にGoogleのProject ZEROチームによって公開され、世界中の多くのCPUに影響を与えることが明らかになりました。
投機的実行とは
投機的実行は、プログラムの実行速度を向上させるために、将来実行される可能性のある命令を予測して先行して実行する技術です。しかし、この技術が原因で、攻撃者はプログラムを騙して保護されたメモリ領域のデータを漏洩させることが可能になります。
Spectre脆弱性のバリアント

Spectre脆弱性にはいくつかのバリアントがあり、それぞれが異なる攻撃手法を表しています。

Variant 1: Bounds Check Bypass (CVE-2017-5753)

プログラムが配列の境界をチェックする際に、そのチェックを回避して不正なメモリアクセスを行う攻撃です。

Variant 2: Branch Target Injection (CVE-2017-5715)

分岐予測機能を悪用して、攻撃者が意図した分岐先にCPUを誘導し、不正なコードを実行させる攻撃です。

Variant 3: Rogue Data Cache Load (CVE-2017-5754)

これはMeltdown脆弱性とも呼ばれ、プロセッサのキャッシュメモリから保護されたデータを読み取る攻撃です。

これらの脆弱性はすべて、サイドチャネル攻撃に分類され、攻撃者がシステムの動作から機密情報を推測することを可能にします。SpectreはIntel製だけでなく、AMDおよびARM製のCPUでも確認されていますが、MeltdownはIntel製のCPUでのみ確認されています。

Spectre脆弱性への対策
対策としては、オペレーティングシステムやブラウザ、その他のソフトウェアのアップデートを通じてパッチが提供されています。しかし、完全な修正にはハードウェアの変更が必要であり、現在のところはソフトウェアによる緩和策が主に用いられています。

Spectre脆弱性は、現代のコンピュータシステムにおける複雑な性能向上技術がもたらすリスクの一例であり、セキュリティと性能のバランスを取ることの重要性を示しています。ユーザーとしては、常にシステムを最新の状態に保ち、セキュリティ対策を適切に行うことが推奨されます。

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