是否可以暂时抑制单个 ret 指令的英特尔 CET，或者以其他方式使用 retpolines？

Question

Intel CET（控制流执行技术）由两部分组成：SS（影子堆栈）和 IBT（间接分支跟踪）。如果您需要间接分支到由于某种原因不能放置 endbr64 的某个地方，您可以使用 notrack 抑制单个 jmp 或 call 指令的 IBT。对于单个 ret 指令，是否有等效的方法来抑制 SS？

对于上下文，我正在考虑这将如何与 retpolines 交互，retpolines 的关键控制流程或多或少类似于 push real_target; call retpoline; pop junk; ret。如果没有办法为 ret 抑制 SS，那么在启用 CET 时是否有其他方法可以让 retpolines 工作？如果没有，我们会有什么选择？我们是否需要为所有东西维护两套二进制包，一套用于需要 retpolines 的旧 CPU，一套用于支持 CET 的新 CPU？如果事实证明英特尔是错误的，我们最终仍然需要在他们的新 CPU 上进行 retpolines 怎么办？我们是否必须放弃 CET 才能使用它们？

Answer 1

玩了一会儿程序集后，我发现您可以将 retpolines 与 CET 一起使用，但这不太理想。这是如何做。作为参考，考虑这个 C 代码：

extern void (*fp)(void);

int f(void) {
    fp();
    return 0;
}

Compiling it with gcc -mindirect-branch=thunk -mfunction-return=thunk -O3 产生这个：

f:
        subq    , %rsp
        movq    fp(%rip), %rax
        call    __x86_indirect_thunk_rax
        xorl    %eax, %eax
        addq    , %rsp
        jmp     __x86_return_thunk
__x86_return_thunk:
        call    .LIND1
.LIND0:
        pause
        lfence
        jmp     .LIND0
.LIND1:
        lea     8(%rsp), %rsp
        ret
__x86_indirect_thunk_rax:
        call    .LIND3
.LIND2:
        pause
        lfence
        jmp     .LIND2
.LIND3:
        mov     %rax, (%rsp)
        ret

事实证明，您只需将 thunk 修改为如下所示即可完成这项工作：

__x86_return_thunk:
        call    .LIND1
.LIND0:
        pause
        lfence
        jmp     .LIND0
.LIND1:
        push    %rdi
        movl    , %edi
        incsspq %rdi
        pop     %rdi
        lea     8(%rsp), %rsp
        ret

__x86_indirect_thunk_rax:
        call    .LIND3
.LIND2:
        pause
        lfence
        jmp     .LIND2
.LIND3:
        push    %rdi
        rdsspq  %rdi
        wrssq   %rax, (%rdi)
        pop     %rdi
        mov     %rax, (%rsp)
        ret

通过使用 incsspq、rdsspq 和 wrssq 指令，您可以修改影子堆栈以匹配您对真实堆栈的更改。我用 Intel SDE 测试了那些修改过的 thunk，它们确实使控制流错误消失了。

这是个好消息。坏消息是：

与 endbr64 不同，我在 thunk 中使用的 CET 指令不是 CPU 上不支持 CET 的 NOP（它们导致 SIGILL）。这意味着您需要两组不同的 thunk，并且您需要使用 CPU dispatch 来根据 CET 是否可用来选择正确的。
完全使用 retpolines 意味着您不再进行任何间接分支，因此虽然您仍然可以获得 SS 的好处，但您已经完全否定了 IBT。我想你可以通过让 __x86_indirect_thunk_rax 检查是否存在 endbr64 指令来解决这个问题，但这真的很不优雅，而且可能会很慢。

是否可以暂时抑制单个 ret 指令的英特尔 CET，或者以其他方式使用 retpolines？

Is it possible to temporarily suppress Intel CET for a single ret instruction, or otherwise use retpolines with it?

assembly

x86-64

intel

spectre