谷歌披露,研究人员与苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)合作,开发出了能够绕过 DDR5 内存中增强型 目标行刷新(Target Row Refresh,TRR)防御的定制攻击模式。这项研究首次在配备 DDR5 内存的标准量产桌面系统上实现了通过 Rowhammer 进行权限提升的漏洞利用;实验使用了采用 AMD Zen 新一代处理器的系统,以及 SK Hynix 的 DDR5 内存。
研究结果发表于一篇题为“Phoenix:利用自校正同步机制对 DDR5 发起 Rowhammer 攻击”(“Phoenix: Rowhammer Attacks on DDR5 with Self-Correcting Synchronization”)的联合论文中。谷歌表示,公司仍在评估这些结果是否适用于其他硬件配置。该论文计划于 2026 年 5 月 18 日至 21 日在旧金山举行的 IEEE Security & Privacy 2026 大会上发表。
Rowhammer 如何运作?
Rowhammer 利用了 DRAM 内存单元的弱点。这些单元以会随时间泄漏的电荷形式存储数据。系统会定期刷新内存单元以防止数据丢失,但如果某个单元在刷新周期之前放电,可能会导致其中存储的比特发生变化。
通过反复访问某一内存行,攻击者可以使相邻行中的比特发生变化。这些变化可用于破坏数据、影响其他应用程序或操作系统分配的内存页、以敏感数据为目标进行权限提升,或造成拒绝服务。在云基础设施等多租户隔离环境中,防范此类攻击的重要性日益提高。
现有防御措施仍可被绕过
内存系统使用 ECC 和 TRR 等机制来降低 Rowhammer 的风险。TRR 会监控对目标行附近有限数量内存行的访问;当访问次数超过特定阈值时,它会请求刷新受影响的行。这一机制可以集成在 DRAM 芯片内部,也可以集成在主机处理器中。
但这种防护并非绝对可靠。TRRespass 攻击已经证明,通过同时访问多个不相邻的内存行,可以绕过 TRR;而 Half-Double 和 Blacksmith 等后续攻击则提出了效率更高的访问模式。此外,目前的 DDR5 系统不支持 PRAC 或类似的强力防护机制,因此依赖 ECC 和增强型 TRR 等概率性方法。
开源测试平台
为了便于分析这些防御机制,谷歌与 Antmicro 合作,开发了两个基于 FPGA、专门用于测试 DDR5 模块的开源平台:
- DDR5 RDIMM 平台:符合计算服务器中常见的注册式 RDIMM 内存要求的测试板。
- SO-DIMM 平台:支持工作站和用户设备中使用的 DDR5 模块标准连接方式的版本。
Antmicro 设计并制造了这两个平台,随后谷歌与该公司以及来自苏黎世联邦理工学院的研究人员合作,测试它们分析市售 RDIMM 和 SO-DIMM 内存模块的能力。研究 TRR 的内部机制需要对不同厂商和型号各不相同的专有机制进行逆向工程,还需要发送精确的 DDR 命令并分析响应;这些任务很难在常规商用系统上完成。
下一步方向
谷歌总结认为,当前的防护措施使攻击实施更加困难,但并不能阻止攻击,因为攻击者需要深入了解目标内存子系统的结构。该公司认为,ECC 从根本上并非为安全目的而设计,而没有加密完整性保护的内存加密也无法提供针对 Rowhammer 的有效防护。
谷歌支持由 JEDEC 批准的 PRAC 标准,该标准计划在未来版本的 DDR5 和 LPDDR6 中获得支持。该标准依靠精确计算 DRAM 字线的激活次数,并在检测到过多激活操作时向系统发出警报。在这项防护措施普及之前,谷歌将继续评估其他手段,并与学术界和产业界合作,改进测试平台和分析技术。