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Falhas de segurança no processador Intel

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Falhas de segurança no processador Intel

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Com o objetivo de otimizar o tempo de processamento, as CPUs podem processar partes dos programas e aplicativos que o usuário acessa antes de ser realizada alguma atividade. Portanto, se o usuário for executar determinada atividade, os dados já estão prontos para uso, consequentemente o acesso se torna mais rápido. A execução especulativa permite que esses dados de espera possam ser descobertos por meio de ataques de inferência. A segurança dos dados dos usuários pode ficar exposta, pois os invasores podem ter acesso às informações como senhas, conteúdo de mensagens e o que quer que o processador tenha engatilhado por meio do processamento especulativo.

De forma seletiva, o CacheOut é capaz de acessar a informação armazenada no cache L1 do CPU, portanto, o invasor seria capaz de selecionar quais dados são relevantes para roubá-los em um segundo momento. O crítico da falha é que essa nova vulnerabilidade é capaz de passar por cima de todos os recursos de segurança e mitigações que já foram implantados.

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Uma falha que vem sendo chamada de "Meltdown reverso" foi encontrada em processadores da Intel, representando mais um pesadelo de segurança para a marca. No novo problema, batizado de Injeção de Valores de Carregamento (LVI, na sigla em inglês), indivíduos mal-intencionados poderiam interceptar dados da memória dos componentes, levando ao furto de possíveis informações confidenciais ou à manipulação remota de redes de computadores.

Descoberta por um esforço conjunto entre a Bitdefender e um time de pesquisadores de diferentes universidades dos Estados Unidos, Áustria e Bélgica, o problema permanece em estado teórico, o que significa que ainda não foi utilizado de forma maliciosa. Isso, entretanto, não exime a necessidade de um patch de correção, que já está disponível para download no site oficial da Intel. Ele pode, entretanto, ter impactos negativos sobre o desempenho dos processadores, enquanto os especialistas afirmam se tratar de um problema ainda mais grave, envolvendo o design dos chips e exigindo alterações no desenho do próprio silício.

O que faz com que a LVI seja chamado de Meltdown reverso é seu funcionamento, que se parece bastante com o da falha descoberta originalmente em 2018. Em ambos os casos, os problemas aparecem no que é chamado de espaço transiente de memória, onde funciona um sistema preditivo do processador. Basicamente, o chip acompanha a utilização do usuário e realiza operações antes mesmo de ele as ordenar, tentando prever o que será feito de forma a melhorar a performance e deixar "tudo pronto" para a ordem.

Enquanto o Meltdown furtava informações nesse estado de acordo com o que estava disponível lá, a LVI permite que códigos sejam injetados de forma que o processador execute funções determinadas ou aloque dados específicos. Em testes, o time de especialistas foi capaz de extrair uma chave de criptografia a partir de um dos enclaves do processador, enquanto uma segunda linha de pesquisa especula sobre a utilização de um ataque remoto, que também levaria a esse fim por meio, por exemplo, do acesso a um site malicioso usando códigos JavaScript.

Enquanto essa segunda possibilidade permanece na teoria, demonstrações da primeira foram apresentadas pelos especialistas, que ressaltam a necessidade de acesso físico aos computadores. Ou seja, o mercado corporativo é o que mais corre riscos, com ataques direcionados sendo feitos a estruturas internas. A partir de um computador com acesso a uma rede, por exemplo, seria possível infectar outros ou acessar o processamento especulativo de servidores para extração de informações confidenciais.

Por outro lado, como dito, a LVI ainda se encontra em um estado teórico e não existem indícios de utilização maliciosa. Em uma postagem realizada nesta semana, a Intel recomendou a seus clientes que apliquem o patch de correção para a vulnerabilidade, mas não entrou no assunto de mudança no design dos chips, algo que, para os pesquisadores responsáveis pela descoberta, precisa de atenção especial. Diante de brechas como esta, Meltdown, Spectre e tantas outras, aos especialistas já ficou claro que o desenho atual não é seguro.

Isso é tão verdade que, também na teoria, os especialistas acreditam que não apenas os chips da Intel estejam desprotegidos, como também os fabricados pela AMD e ARM, escalando a questão a uma falha essencial no design-padrão da indústria de silício. Novamente, é uma ideia que ainda está no ar, uma vez que os testes apenas comprovaram a viabilidade da execução.

Impactos

Como aconteceu nas brechas descobertas há alguns anos, a correção da LVI também deve levar a uma redução no desempenho dos computadores nos quais ela for aplicada. Testes preliminares apontaram para uma queda de desempenho que pode chegar a 19%, de acordo com modelos e outras mitigações e protocolos de segurança que estejam aplicados no hardware.

Patch de correção do LVI já está disponível, mas dificuldade de aplicação prática pode não compensar os impactos no desempenho dos processadores (Imagem: Bleeping Computer)

Por isso, a recomendação informal, não dita com todas as palavras, mas ventilada entre especialistas, é para que o patch somente seja aplicado em caso de necessidade e em máquinas que apresentem maiores riscos. Como se trata de uma falha difícil de ser explorada e que envolve intrusão física e acesso direto ao computador, intensificar protocolos de segurança e acesso a prédios, por exemplo, serve como um caminho melhor e que não tem impacto sobre a performance.

Entretanto, caso a possibilidade de uma exploração remota da LVI seja confirmada, a coisa muda de figura. Por enquanto, entretanto, a conclusão está relacionada a uma falha que existe e exige, sim, atenção, mas, nas palavras da própria Intel em declarações sobre o assunto, não representa um método prático no mundo real.

Vale a pena lembrar que esta é mais uma pedra no sapato da fabricante norte-americana que, na última semana, também se viu às voltas com uma nova falha em seus processadores. Chips lançados nos últimos cinco anos estão suscetíveis a uma vulnerabilidade batizada de CSME, que, por meio de acesso físico, permitiria que um atacante sem autenticação aumentasse seus privilégios de acesso ao sistema para acessar informações que não deveria. Novamente, trata-se de uma exploração que exige manipulação direta de um terminal, mas também é uma que não pode ser corrigida por patches, já que se encontra em elementos codificados na boot ROM do componente.

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Processadores Intel têm nova falha de segurança descoberta

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Uma falha que vem sendo chamada de "Meltdown reverso" foi encontrada em processadores da Intel, representando mais um pesadelo de segurança para a marca. No novo problema, batizado de Injeção de Valores de Carregamento (LVI, na sigla em inglês), indivíduos mal-intencionados poderiam interceptar dados da memória dos componentes, levando ao furto de possíveis informações confidenciais ou à manipulação remota de redes de computadores.

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Cinco décadas depois de revolucionar o mercado, o Intel 4004 é um símbolo do ritmo galopante do mundo computacional. Em 15 de novembro de 1971, a empresa lançava seu primeiro microprocessador disponibilizado comercialmente, com 2 mil transistores, pouco perto das peças atuais, que chegam às dezenas de bilhões em uma superfície de alguns centímetros quadrados. Agora, essa tecnologia está cara a cara com novos paradigmas.

Ao voltar 50 anos no tempo, o passo histórico da Intel se mostrou um marco para a indústria, indicando o caminho de uma série de inovações que possibilitam processadores superpotentes na palma da mão, dentro dos celulares, e também em diversos equipamentos da vida cotidiana.

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Cinco décadas depois de revolucionar o mercado, o Intel 4004 é um símbolo do ritmo galopante do mundo computacional. Em 15 de novembro de 1971, a empresa lançava seu primeiro microprocessador disponibilizado comercialmente, com 2 mil transistores, pouco perto das peças atuais, que chegam às dezenas de bilhões em uma superfície de alguns centímetros quadrados. Agora, essa tecnologia está cara a cara com novos paradigmas.

Ao voltar 50 anos no tempo, o passo histórico da Intel se mostrou um marco para a indústria, indicando o caminho de uma série de inovações que possibilitam processadores superpotentes na palma da mão, dentro dos celulares, e também em diversos equipamentos da vida cotidiana.

"Muito simplório para os dias atuais, com 4 bits, o 4004 conseguia fazer somente números inteiros de 0 a 15. Era uma capacidade de representação numérica muito limitada. Mas, na época, foi uma revolução", diz Eduardo Todt, engenheiro eletrônico e professor de Arquitetura da Computação na Universidade Federal do Paraná (UFPR).

Desde o invento, foi possível criar softwares para centralizar as tarefas. Foi na calculadora eletrônica a primeira aplicação do microprocessador.

"O 4004 teve papel transformador na indústria tecnológica e na vida das pessoas. Foi como um motor da transformação digital", afirma Carlos Augusto "Guto" Buarque, diretor de marketing da Intel Brasil.

Para ele, a vida conectada - desde o uso cotidiano de desktops, passando pelos conceitos de internet das coisas, casa inteligente e machine learning, até chegar ao emprego de supercomputadores para fazer simulações complexas - é consequência da evolução dos microprocessadores aliada a outras tecnologias.

O que temos hoje, poucos escritores de ficção científica imaginavam lá nos anos 1970
Carlos Augusto Buarque, diretor da Intel Brasil

A calculadora que revolucionou hardware e software

O Intel 4004 nasceu a partir de uma demanda da fabricante japonesa Nippon Calculating Machine. Em 1969, ela pediu à Intel a criação de um conjunto de circuitos integrados para sua nova calculadora.

O projeto original previa 12 processadores, mas a equipe da Intel - Federico Faggin, "Ted" Hoff e Stan Mazor - optou por criar um conjunto de quatro processadores. Um deles era o que incorporava a CPU (central processing unit) 4004.

O processador, do tamanho de uma unha humana, podia ser programado de maneira mais flexível e, por isso, podia executar mais do que uma única tarefa - como calcular a raiz quadrada de um número.

"O 4004 podia ser usado de uma maneira mais customizável por software. Então, ele representou uma revolução tanto para o hardware quanto para o software ", opina Buarque.

Lei de Moore: viva, morta ou transformada

Alguns anos antes do lançamento do Intel 4004, em 1965, Gordon Moore, cofundador da multinacional, escreveu um artigo em que previu que a complexidade dos componentes de um circuito integrado dobraria a cada ano. A observação ficou conhecida como Lei de Moore.

Em 1975, quatro anos após o surgimento do microprocessador, Moore revisou a lei, fazendo uma previsão de que a cada dois anos haveria, com o mesmo custo, em uma placa de circuito, o dobro de transistores - unidades básicas de um circuito eletrônico, que funcionam como uma chave que liga e desliga o circuito, fazendo operações lógicas.

Isso significa que, segundo a lei, os processadores seriam cada vez mais potentes e os transistores seriam fabricados em tamanhos progressivamente menores.

A previsão se concretizou e, mais do que isso, tornou-se uma meta que as indústrias almejavam atingir. Dessa forma, a busca pelo aumento da capacidade de processamento dos computadores, nas proporções descritas por Moore, provocou uma expansão no desenvolvimento tecnológico.

No entanto, as taxas não podem, em princípio, ser mantidas indefinidamente, uma vez que deve haver um limite para a redução do tamanho dos transistores. Essa ponderação trouxe à tona o debate acerca da possível morte da Lei de Moore.

"Faz uns 30 anos que a gente acha que está no limite da capacidade técnica", comenta Todt. O professor acredita que, em algum momento, esse máximo será alcançado, mas não se arrisca a apostar em uma data.

Enquanto o fim não se concretiza, os transistores continuam diminuindo, chegando a tamanhos como cinco nanômetros (cada nanômetro equivale a 10⁻⁹ metro), como o produto que deve ser lançado em 2022 pela Advanced Micro Devices (AMD).

Na Intel, ainda não se cogita estabelecer um limite quanto ao tamanho, muito menos se considera a morte da Lei de Moore, uma vez que a multinacional relaciona a previsão do seu cofundador muito mais à curva de desempenho dos processadores do que ao tamanho dos transistores.

Aqui, nós sabemos que a Lei de Moore não morreu. Existem diversas novas tecnologias que permitem que a gente continue inovando
Carlos Augusto Buarque, diretor da Intel Brasil

E são múltiplas as alternativas pensadas para "superar" a Lei de Moore e encontrar novas formas de dar continuidade à inovação e ao aumento da capacidade de processamento.

Todt cita o processamento paralelo (que acontece, simultaneamente, a partir de vários núcleos) e os circuitos integrados verticais (quando se posiciona um transistor sobre o outro).

Outras alternativas consideradas pelas big techs são a computação quântica, a computação neuromórfica, novos layouts de transistores (buscando melhor desempenho e menor consumo de energia) e a substituição do silício por outros materiais que poderiam ser usados nas placas, como o grafeno.

"No caso do grafeno, há muitas questões a se pensar, como de onde ele vem, qual é o custo e quais são as vantagens", enumera Buarque. "Hoje, ainda não podemos dizer que o grafeno é o material que vai substituir o silício."

Desafios e vantagens da computação quântica

Diferentemente dos computadores tradicionais, que registram informações a partir da passagem das correntes elétricas que atravessam os transistores, os computadores quânticos obtêm essas informações a partir de fenômenos relacionados a átomos, fótons ou partículas subatômicas.

Esse tipo de computação é uma alternativa para o desenvolvimento tecnológico, embora implique em novos desafios. Entre eles, Todt cita a necessidade de que esses computadores estejam em ambientes controlados, mantidos em temperaturas baixíssimas, como -272°C.

Outro desafio é a demanda de uma nova maneira de pensar em criptografia, uma vez que as formas de proteção de dados que existem hoje deixariam de ser eficazes.

"Toda a segurança que temos é baseada em algoritmos, em coisas muito difíceis de serem calculadas. Se você tem computação quântica, você consegue fazer esses cálculos na hora, e acabou a criptografia atual", destaca o professor.

Para Buarque, a computação quântica ainda está longe de substituir a tradicional, devido à complexidade e aos altos custos. Ainda assim, ela pode trazer vantagens. "Mesmo que os computadores quânticos fiquem restritos a data centers, eles podem ter consequências diretas para as pessoas, resultando, por exemplo, em mais conectividade e em aplicações médicas que possam gerar remédios personalizados", comenta.

"Estamos com a computação quântica no horizonte, mas não estamos perto ainda", diz Todt. "Eu não diria que em cinco anos haverá grandes computadores quânticos ou coisa assim. Mas a gente pode ser surpreendido por alguma outra tecnologia", supõe.

Além da quântica, um tipo de computação em estudos é a neuromórfica, com circuitos eletrônicos que imitam a forma como o cérebro humano funciona.

O padrão buscado nesse modelo não se concentra na rapidez de processamento e de cálculo como nos computadores convencionais, mas tem maior eficiência em outros tipos de tarefas, como no reconhecimento de objetos. "Essa é mais uma área que pode trazer revolução tecnológica", diz Buarque.

Já Luciano Silva, cientista da computação e professor de Ciência da Computação do Insper, aponta três linhas de pesquisa - algumas mais, outras menos desenvolvidas - que surgem como tendências para o futuro da computação: processadores quânticos, fotoeletrônicos (baseados em luz) e bioeletrônicos.

Neste último caso, que parece o mais distante da atualidade para Silva, o silício é substituído por DNA, RNA ou proteínas. "A vantagem desses computadores moleculares é que, nesses materiais, consigo colocar bem mais informação do que 0 e 1", explica.

Leia destaques do CNN Brasil Business

O impacto ambiental de inovações com alto poder de processamento

Está em montagem atualmente, na AMD, um supercomputador com GPUs (graphics processing units) com 58 bilhões de transistores. O equipamento deve ser capaz de fazer 10¹⁸ cálculos por segundo.

Se todos os seres humanos fizessem um cálculo por segundo, nós levaríamos sete anos para fazer os cálculos que esse computador faz em um segundo
Sergio Santos, country manager da AMD

É uma tecnologia que tem implicações práticas no cotidiano das pessoas. "Parece estar na estratosfera, mas está na vida real", assegura Santos.

É com base nos problemas do dia a dia que o ser humano por trás das máquinas busca a inovação tecnológica. "O valor da tecnologia está em como ela melhora a vida das pessoas. Ela existe para encontrar respostas para os problemas que temos", diz Buarque.

Ele acredita que algumas das inovações que poderão trazer soluções no futuro são aparelhos que possam captar sons ambiente e transmiti-los ao cérebro, auxiliando pessoas com deficiência auditiva, e a criação de medicamentos personalizados, com base nas características e necessidades de cada pessoa.

"Isso requer um poder de processamento gigante", afirma. "Para não sair caro, é preciso que a tecnologia seja massificada."

Segundo Santos, esse enorme poder de processamento significa que simulações gigantescas, que antes demorariam meses para serem concluídas, podem passar a demorar horas ou dias. Isso impactaria diversos setores, como o farmacêutico, uma vez que os remédios poderiam ser produzidos e testados mais rapidamente.

Outro exemplo são os crash tests (testes de impacto) da indústria automobilística. "Podemos fazer milhares de simulações virtuais antes de fazer as simulações no mundo real, amassando metal. Com essa tecnologia, conseguimos produtos mais seguros, de forma mais rápida", diz o gerente nacional da AMD.

Ele ressalta que esses testes também são usados na produção de vacinas. "Vimos pessoas desconfiadas porque, antigamente, levava-se anos para produzir uma vacina, e agora leva-se meses. Mas isso se deve ao aumento do poder computacional, que é usado justamente para isso, para acelerar esses processos", argumenta.

Com o crescimento do poder computacional, de acordo com Santos, é preciso levar em conta o impacto ambiental do avanço. "Sabemos que o planeta sofre para gerar energia. Então, temos hoje usuários mais conscientes da questão ecológica", afirma.

Precisamos pensar em reduzir o consumo energético para mantermos nossa vida digital
Sergio Santos, country manager da AMD

As formas de gastar menos energia ou de dispor mais transistores no mesmo espaço, seja em superfície ou empilhados, numa placa de silício ou em outro material, são os desafios que se apresentam para os próximos 50 anos.

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50 anos após 1º processador da Intel, poder dos computadores não tem limites

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Cinco décadas depois de revolucionar o mercado, o Intel 4004 é um símbolo do ritmo galopante do mundo computacional. Em 15 de novembro de 1971, a empresa lançava seu primeiro microprocessador disponibilizado comercialmente, com 2 mil transistores, pouco perto das peças atuais, que chegam às dezenas de bilhões em uma superfície de alguns centímetros quadrados.

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O processador, também chamado de CPU (central processing unit), é o componente de hardware responsável por processar dados e transformar em informação. Ele também transmite estas informações para a placa mãe, que por sua vez as transmite para onde é necessário (como o monitor, impressora, outros dispositivos).

O processador é um dos principais componentes do computador — seu papel está vinculado à plena e ágil utilização dos dados. Na verdade, trata-se de um mecanismo complexo, em que um detalhe pode fazer toda a diferença. Sim, estamos falando do desempenho, que varia de acordo com os diferentes tipos de processadores.

Claro que, nesse caso, é importante optar pelo modelo que seja compatível com as suas necessidades. Dependendo dos softwares e da demanda de funções a serem desempenhadas pela sua workstation, um determinado processador será mais adequado do que o outro. Isso não quer dizer que existam opções melhores ou piores, mas sim, modelos mais alinhados a determinadas tarefas do que a outras.

Se pudéssemos comparar o papel do processador com o corpo humano, ele seria equivalente ao nosso cérebro.

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O processador, também chamado de CPU ( central processing unit), é o componente de hardware responsável por processar dados e transformar em informação. Ele também transmite estas informações para a placa mãe, que por sua vez as transmite para onde é necessário (como o monitor, impressora, outros dispositivos). A placa mãe serve de ponte entre o processador e os outros componentes de hardware da máquina. Outras funções do processador são fazer cálculos e tomar decisões lógicas.

Algumas características do processador em geral:

Frequência de Processador (Velocidade, clock). Medido em hertz, define a capacidade do processador em processar informações ao mesmo tempo.

Cores: O core é o núcleo do processador. Existem processadores core e multicore, ou seja, processadores com um núcleo e com vários núcleos na mesma peça.

Cache: A memória Cache é um tipo de memória auxiliar, que faz diminuir o tempo de transmissão de informações entre o processador e outros componentes

Potência: Medida em Watts é a quantia de energia que é consumida por segundo. 1W = 1 J/s (Joule por segundo)

A Evolução dos processadores é surpreendente. A primeira marca no mercado foi a INTEL, com o a CPU 4004, lançado em 1970. Este CPU era para uma calculadora. Por isto, muitos dizem que os processadores começaram em 1978, com a CPU 8086, também da Intel.

Alguns anos mais tarde, já em 2006, é lançado o CORE 2 DUO, um super salto na tecnologia dos processadores.

Para comparar:

CPU 8086:

Numero de transistores 29000

Freqüência máxima 8 Mhz

Tamanho do registro da CPU 16 bits

Tamanho da BUS externa 16 bits

Core i7

Suporte: Socket LGA 1366

Frequência (MHz): 3,2 GHz

Bus processador: 4,8 GTps

Gravação: 32 nm

Tamanho Cache L1: 6 x 64 KB

Tamanho Cache L2: 6 x 256 KB

Tamanho Cache L3: 12 MB

Arquitetura: Core i7 Westmere

Nota-se a diferença entre os processadores. O CPU 8086 tem freqüência de 8 MHz, enquanto que o i7 tem uma freqüência de 3,2 GHz (3200 MHz), lembrando que o i7 tem 8 núcleos, cada um com estas especificações.

Processadores bons são indispensáveis para as mais simples aplicações no dia a dia. Tarefas como abrir um arquivo, até rodar os games mais atuais, o processador é quem faz tudo isso acontecer.

A Tecnologia dos processadores está evoluindo cada vez mais. Atualmente temos processadores domésticos com 8 núcleos, e cada vez aumenta mais a capacidade de processamento dos novos produtos lançados no mercado.

Referências:
PROCESSADOR. Disponível em: http://www.guiadohardware.net/termos/processador Acesso em 02 jan. 2011.

Processadores - Parte 1: clock, bits, memória cache e múltiplos núcleos. Disponível em: http://www.infowester.com/processadores1.php Acesso em 02 Jan. 2011

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/informatica/processador/

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O processador, também chamado de CPU ( central processing unit), é o componente de hardware responsável por processar dados e transformar em informação. Ele também transmite estas informações para a placa mãe, que por sua vez as transmite para onde é necessário (como o monitor, impressora, outros dispositivos).