5.13 PAGE-LEVEL PROTECTION AND EXECUTE-DISABLE BIT

В дополнение к защите, предоставленной флагами U/S (user/supervisor) и R/W (readable/writable), страничные структуры, используемые с PAE paging или IA-32e paging (см. главу 4), предоставляют бит запрета выполнения (executedisable). Этот бит даёт дополнительную защиту для страниц данных. Способность запрета выполнения страниц данных может защитить от вредоносного программного обеспечения пытающегося запустить код со страницы с данными. Такая возможность предоставлена в:

• 32-битном защищенном режиме с включенным PAE
• в режиме IA-32e (64 битном режиме)

Хотя execute-disable бит не требует никаких дополнительных процессорных инструкций, чтобы он работал, требуется чтобы операционные системы включали режим PAE и контролировали установку этого бита на страничном уровне. Если бит execute-disable для страницы установлен, такая страница может быть использована только для данных. Попытка выполнения кода со страницы в памяти с установленным execute-disable битом, приводит к генерации page-fault исключения.

Способность запрещать выполнение кода поддерживается только в режимах PAE и IA-32e и не поддерживается в обычном 32-битном страничном режиме. Существующие механизмы защиты памяти (см. секцию 5.11, “Page-Level Protection”) продолжают работать независимо от установки бита execute-disable.

Детектирование и включение поддержки execute-disable бита
5.13.1 Detecting and Enabling the Execute-Disable Capability

Программно можно определить присутствие поддержики execute-disable бита используя CPUID инструкцию. CPUID.80000001H:EDX.NX = 1 означает, что execute-disable поддерживается. Если execute-disable поддерживается, программа может включить ее поддержку установкой IA32_EFER.NXE в 1-цу.
IA32_EFER доступен, если CPUID.80000001H.EDX = 1. Если execute-disable не поддерживается, запись на установку IA32_EFER.NXE вызывает #GP исключение. См. таблицу 5-4.

Защита страниц с помощью Execute-Disable
5.13.2 Execute-Disable Page Protection

Бит execute-disable в страничных структурах улучшает защиту страниц данных. Процессорные инструкции не могут быть загружены из памяти, если IA32_EFER.NXE =1 и бит execute-disable установлен у любой страничной структуры, использованной для отображения страницы. Таблица 5-5 перечисляет разрешенное использование страницы в зависимости от значения executedisable бита (бит 63) соответствующей записи на каждом уровне страничных структур. Запрет выполнения может быть активирован используя execute-disable бит на любом уровне страничных структур, независимо от значения соответствующего бита на других уровнях. Когда execute-disable не активирован, страница может быть использована и как страница данных и как кодовая.

(Таблица из руководства Intel)

Для 32-битного режима с включенным PAE эффект установки execute-disable бита для страниц кода и данных показан таблицами 5-6, 5-7.

(Таблицы из руководства Intel)

Проверка резервных битов
5.13.3 Reserved Bit Checking

Процессор осуществляет проверку резервных битов внутри записей страничных структур. Набор проверяемых битов изменяется в зависимости от страничного режима и может зависеть от размера физического адресного пространства.

Таблица 5-8 показывает резервные биты проверяемые когда бит execute-disable проверка включена в процессоре (CR4.PAE = 1 и IA32_EFER.NXE = 1). Таблицы 5-8 и 5-9 показывают проверки для следующих страничных режимов:

• Non-PAE 4-KByte paging: 4-KByte-page only paging (CR4.PAE = 0,
  CR4.PSE = 0).
• PSE36: 4-KByte and 4-MByte pages (CR4.PAE = 0, CR4.PSE = 1).
• PAE: 4-KByte and 2-MByte pages (CR4.PAE = 1, CR4.PSE = X).

Проверка резервных битов зависит от размеров физического адресного пространства поддерживаемого конкретной версией процессора, определяемой с помощью CPUID.80000008H. См. замечания в таблицах.

(Таблица из руководства Intel)

Если проверка execute disable не включена или не доступна, проверка в 64-битном режиме включает в том числе проверку 63 бита. Проверка этого и других зарезервированных битов для устаревших (legacy) 32-битных режимов показана в таблице 5-10.

(Таблица из руководства Intel)

Обработка исключений
5.13.4 Exception Handling

Когда execute disable бит включен (IA32_EFER.NXE = 1), условия для возникновения page fault включают те же условия которые применяются в 64 битном или 32-битном режиме с выключенной execute disable способностью. Плюс добавляется новое условие: загрузка инструкции по линейному адресу, который транслируется в физический адрес в памяти на странице с выставленным флагом execute-disable.

Execute-disable page fault может возникнуть на любых уровнях привелегий. Он может возникать при загрузки любой инструкции включая (но не ограничиваясь): ближние ветвления, дальние переходы, CALL/RET/INT/IRET, sequential instruction featches и переключение задач. Execute-disable бит

• IA32_EFER.NXE = 1.
• The instruction translation look-aside buffer (ITLB) is loaded with a page that is
  not already present in the ITLB.

Другие идентичные названия опции: No-Execute Memory Protect, Execute Disable Function.

В BIOS существует несколько опций, предназначенных для обеспечения безопасности компьютера. Одной из таких опций является функция Execute Disable Bit (бит запрета исполнения кода). Ее назначение – включение режима работы , обеспечивающего пользователю защиту от некоторых распространенных уязвимостей программного кода и угроз информационной безопасности. Опция имеет два значения – Enabled (Включено) и Disabled (Выключено).

Опция тесно связана с таким понятием, как DEP (Data Execution Prevention, предотвращение выполнения данных). Суть данной технологии заключается в следующем В памяти компьютера существует два отдельных раздела, один из которых предназначен для данных, а другой – для исполняемых команд. При этом в процессоре присутствует особый бит состояния (бит NX, No Execution Bit), установка которого позволит процессору не использовать информацию из раздела данных в качестве исполняемых команд. Именно для установки этого бита и служит опция Execute Disable Bit.

Использование технологии DEP позволяет в ряде случаев избежать рисков для безопасности данных компьютера, связанных с ошибкой переполнения буфера. Эта ошибка часто используется различными троянскими программами и вирусами. Для того, чтобы данная технология обеспечивала максимальную защиту, она должна поддерживаться процессором, операционной системой и прикладными программами.

Большинство современных операционных систем поддерживают технологию DEP. К числу этих ОС относятся Windows XP, Vista, Windows 7 и 8. Кроме того, технологию поддерживают современные ОС семейства UNIX и Linux. В семействе операционных систем Windows поддержку DEP можно отрегулировать в разделе «Система» Панели Управления.

На уровне процессоров технология DEP впервые получила поддержку в процессорах AMD Athlon, а затем была внедрена в процессорах Intel – начиная с линейки Pentium 4 и Celeron. Именно AMD ввела в обиход термин «NX-бит», а в процессорах Intel данный бит носит названия XD-бита.

Стоит ли включать опцию?

В большинстве случаев опцию Execute Disable Bit необходимо включить, чтобы обезопасить компьютер от хакерских атак, троянских программ, вирусов и «червей», использующих метод переполнения буфера. Разумеется, включение бита запрета исполнения кода процессора не является панацеей, защищающей пользователя от всех возможных информационных угроз, но оно может стать серьезным подспорьем для других средств защиты компьютера, прежде всего программных.

На уровне операционной системы технология работает даже в том случае, если процессор ее не поддерживает, или бит NX в нем отключен. Однако в этом случае эффективность защиты компьютера будет снижена.

Тем не менее, встречается программное обеспечение, которое не совместимо с технологией DEP и при этом не относится к категории вредоносных программ. Для того, чтобы позволить функционировать подобному ПО, в BIOS и предусмотрена возможность отключения опции. Таким образом, опцию следует установить в значение Disabled только в том случае, если вы используете подобное ПО.

Основные сведения

Данная технология может работать только при соблюдении следующих условий:

• Процессор , поддерживающий данную технологию на аппаратном уровне (начиная с Intel Pentium 4 серии 6xx и всех модификаций AMD Athlon 64).
• Операционная система с поддержкой данной технологии (например Windows XP Service Pack 2 или выше).
• Используется PAE или архитектура x86-64 (в этих режимах доступен бит запрета исполнения в таблице страниц).

Данная технология иногда вызывает программные конфликты с некоторыми видами ПО , поэтому в BIOS материнских плат, предусматривающих установку процессоров с поддержкой EDB, есть возможность отключения данной технологии.

Описание

NX (XD ) - атрибут страницы памяти в архитектурах x86 и x86-64 , который может применяться для более надежной защиты системы от программных ошибок, а также использующих их вирусов , троянских коней и прочих вредоносных программ. NX (N o eX ecute) - терминология AMD . Intel называет этот атрибут XD-бит (eX ecution D isable).

Поскольку в современных компьютерных системах память разделяется на страницы, имеющие определенные атрибуты, разработчики процессоров добавили еще один: запрет исполнения кода на странице. То есть, такая страница может быть использована для хранения данных, но не программного кода. При попытке передать управление на такую страницу процессор сформирует особый случай ошибки страницы и программа (чаще всего) будет завершена аварийно. Атрибут защиты от исполнения давно присутствовал в других микропроцессорных архитектурах, однако в x86-системах такая защита реализовывалась только на уровне программных сегментов, механизм которых давно не используется современными ОС. Теперь она добавлена еще и на уровне отдельных страниц.

Современные программы четко разделяют на сегменты кода («text»), данных («data»), неинициализированных данных («bss»), а также динамически распределяемую область памяти, которая подразделяется на кучу («heap») и программный стек («stack»). Если программа написана без ошибок, указатель команд никогда не выйдет за пределы сегментов кода, однако, в результате программных ошибок, управление может быть передано в другие области памяти. При этом процессор перестанет выполнять какие-то запрограммированные действия, а будет выполнять случайную последовательность команд, за которые он будет принимать хранящиеся в этих областях данные, до тех пор, пока не встретит недопустимую последовательность, или попытается выполнить операцию, нарушающую целостность системы, которая вызовет срабатывание системы защиты. В обоих случаях программа завершится аварийно. Также процессор может встретить последовательность, интерпретируемую как команды перехода к уже пройденному адресу. В таком случае процессор войдет в бесконечный цикл, и программа «зависнет», забрав 100 % процессорного времени. Для предотвращения подобных случаев и был введен этот дополнительный атрибут: если некоторая область памяти не предназначена для хранения программного кода, то все ее страницы должны помечаться NX-битом, и в случае попытки передать туда управление процессор сформирует особый случай и ОС тут же аварийно завершит программу, сигнализировав выход за пределы сегмента (SIGSEGV).

Основным мотивом введения этого атрибута было не столько обеспечение быстрой реакции на подобные ошибки, сколько то, что очень часто такие ошибки использовались злоумышленниками для несанкционированного доступа к компьютерам, а также написания вирусов. Появилось огромное количество таких вирусов и червей, использующих уязвимости в распространенных программах.

Один из сценариев атак состоит в том, что воспользовавшись переполнением буфера в программе (зачастую это демон , предоставляющий некоторый сетевой сервис), специально написанная вредоносная программа (эксплоит) может записать некоторый код в область данных уязвимой программы таким образом, что в результате ошибки этот код получит управление и выполнит действия, запрограммированные злоумышленником (зачастую это запрос выполнить программу-оболочку ОС , с помощью которой злоумышленник получит контроль над уязвимой системой с правами владельца уязвимой программы, очень часто это root).

Технические детали

Переполнение буфера часто возникает, когда разработчик программы выделяет некоторую область данных (буфер) фиксированной длины, считая, что этого будет достаточно, но потом, манипулируя данными никак не проверяет выход за ее границы. В результате поступающие данные займут области памяти им не предназначенные, уничтожив имеющуюся там информацию. Очень часто временные буферы выделяются внутри процедур (подпрограмм), память для которых выделяется в программном стеке, в котором также хранятся адреса возвратов в вызывающую подпрограмму. Тщательно изучив код программы, злоумышленник может обнаружить такую ошибку, и теперь ему достаточно передать в программу такую последовательность данных, обработав которую программа ошибочно заменит адрес возврата в стеке на адрес, требуемый злоумышленнику, который также передал под видом данных некоторый программный код. После завершения подпрограммы инструкция возврата (RET) вытолкнет из стека в указатель команд адрес входа в процедуру злоумышленника. Контроль над компьютером получен.

Благодаря атрибуту NX такое становится невозможным. Область стека помечается NX-битом и любое выполнение кода в нём запрещено. Теперь же, если передать управление стеку, то сработает защита. Хоть программу и можно заставить аварийно завершиться, но использовать её для выполнения произвольного кода становится очень сложно (для этого потребуется ошибочное снятие программой NX-защиты).

Однако, некоторые программы используют выполнение кода в стеке или куче. Такое решение может быть связано с оптимизацией , динамической компиляцией или просто оригинальным техническим решением. Обычно, операционные системы предоставляют системные вызовы для запроса памяти с разрешенной функцией исполнения как раз для таких целей, однако многие старые программы всегда считают всю память исполнимой. Для запуска таких программ под Windows приходится отключать функцию NX на весь сеанс работы, и чтобы включить ее вновь, требуется перезагрузка. Примером такой программы может служить Iris .

NX-бит является самым старшим разрядом элемента 64-битных таблиц страниц , используемых процессором для распределения памяти в адресном пространстве. 64-разрядные таблицы страниц используются операционными системами, работающими в 64-битном режиме, либо с включенным расширением физических адресов (PAE). Если ОС использует 32-разрядные таблицы, то возможности использовать защиту страниц от исполнения нет.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "NX-бит" в других словарях:

- (англ. The Beat Generation, иногда переводится как «Разбитое поколение») название группы американских авторов, работавших над прозой и поэзией. Бит поколение оказывало влияние на культурное сознание своих современников с середины … Википедия

БИТ - «Беспроводные информационные технологии» ООО Москва, организация, техн. Источник: http://www.vedomosti.ru/newspaper/article.shtml?2004/10/29/82849 БИТ безопасные информационые технологии кафедра СПбГИТМО образование и наука, Санкт Петербург, техн … Словарь сокращений и аббревиатур

А; мн. род. бит и ов; м. [от англ. сокращения BInary digiT двоичный знак] Минимальная единица измерения количества информации и объёма памяти компьютера (равна одной ячейке или одному двоичному знаку типа да нет). * * * бит (англ. bit, от… … Энциклопедический словарь

Бит в секунду, бит/с (англ. bits per second, bps) базовая единица измерения скорости передачи информации, используемая на физическом уровне сетевой модели OSI или TCP/IP. На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более… … Википедия

Бит в секунду, бит/с (англ. bits per second, bps) базовая единица измерения скорости передачи информации, используемая на физическом уровне сетевой модели OSI или TCP/IP. На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило,… … Википедия

- (исп.). То же, что реал, монета ценностью в 16 1/2 коп. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БИТ 1 [англ. beat бить] муз. выдержанная в равномерном темпе танцевальная и легкая музыка в размере 4/4 с… … Словарь иностранных слов русского языка

бит контроля на четность - бит четности контрольный бит Контрольный бит, добавляемый к данным для контроля их верности таким образом, чтобы сумма двоичных единиц, составляющих данное, включая и единицу контрольного бита, всегда была четной (либо всегда нечетной). [Домарев… … Справочник технического переводчика

Бит (англ. beat удар) англоязычный перевод значения слова доля (музыкальная). Многим пользователям музыкальных компьютерных программ это слово встречается в обозначении скорости воспроизведения BPM (англ. beat per minute, bpm ударов в минуту),… … Википедия

Common Options: Enabled, Disabled

Execute Disable Bit Quick Review

Execute Disable Bit XD is short for Execute Disable NX , short for No Execute .

When enabled

When disabled

enable

Execute Disable Bit Execute Disable Bit

Execute Disable Bit

• SUSE Linux 9.2, or later.

Incidentally, some applications and device drivers attempt to execute code from the kernel stack for improved performance. This will cause a page-fault error if Execute Disable Bit is enabled. In such cases, you will need to disable this BIOS feature.

Execute Disable Bit Details

Buffer overflow attacks are a major threat to networked computers. For example, a worm may infect a computer and flood the processor with code, bringing the system down to a halt. The worm will also propagate throughout the network, paralyzing each and every system it infects.

Due to the prevalence of such attacks, Intel enhanced their processor architecture with a feature called Execute Disable Bit , which is designed to protect the computer against certain buffer overflow attacks. First released for the 64-bit Intel Itanium processor in 2001, this feature only appeared in Intel desktop and workstation processors from November 2004 onwards. Intel mobile processors with Execute Disable Bit only started shipping in February, 2005.

Processors that come with this feature can restrict memory areas in which application code can be executed. When paired with an operating system that supports the Execute Disable Bit feature, the processor adds a new attribute bit (the Execute Disable Bit ) in the paging structures used for address translation.

If the Execute Disable Bit of a memory page is set to 1, that page can only be used to store data. It will not be used to store executable code. But if the Execute Disable Bit of a memory page is set to 0, that page can be used to store data or executable code.

The processor will henceforth check the Execute Disable Bit whenever it executes code. It will not execute code in a memory page with the Execute Disable Bit set to 1. Any attempt to execute code in such a protected memory page will result in a page-fault exception.

So, if a worm or virus inserts code into the buffer, the processor prevents the code from being executed and the attack fails. This also prevents the worm or virus from propagating to other computers on the network.

This BIOS feature is a toggle for the processor’s Execute Disable Bit option. In fact, the acronym XD is short for Execute Disable and is specific to Intel’s implementation. AMD’s implementation is called NX , short for No Execute .

When enabled , the processor prevents the execution of code in data-only memory pages. This provides some protection against buffer overflow attacks.

When disabled , the processor will not restrict code execution in any memory area. This makes the processor more vulnerable to buffer overflow attacks.

It is highly recommended that you enable this BIOS feature for increased protection against buffer overflow attacks.

However, please note that the Execute Disable Bit feature is a hardware feature present only in newer Intel processors. If your processor does not support Execute Disable Bit , then this BIOS feature will have no effect.

In addition, you must use an operating system that supports the Execute Disable Bit feature. Currently, that includes the following operating systems:

• Microsoft Windows Server 2003 with Service Pack 1, or later.
• Microsoft Windows XP with Service Pack 2, or later.
• Microsoft Windows XP Tablet PC Edition 2005, or later.
• SUSE Linux 9.2, or later.
• Red Hat Enterprise Linux 3 Update 3, or later.

Incidentally, some applications and device drivers attempt to execute code from the kernel stack for improved performance. This will cause a page-fault error if Execute Disable Bit is enabled. In such cases, you will need to disable this BIOS feature.

Аппаратная технология обеспечения безопасности Execute Disable Bit (EDB) обеспечивает выделение для каждого запущенного процесса своей области системной памяти, в которой выполняется весь код запущенного приложения.

Блокируя, тем самым, исполнение вредоносного кода вируса или трояна.

Конечно, Execute Disable Bit не является панацеей от всех компьютерных проблем, однако защитить компьютер пользователя от вредоносных атак, направленных на переполнение буфера, ей по силам.

Драйвер AMD Radeon Software Adrenalin Edition 19.9.2 Optional

Новая версия драйвера AMD Radeon Software Adrenalin Edition 19.9.2 Optional повышает производительность в игре «Borderlands 3» и добавляет поддержку технологии коррекции изображения Radeon Image Sharpening.

Накопительное обновление Windows 10 1903 KB4515384 (добавлено)

10 сентября 2019 г. Microsoft выпустила накопительное обновление для Windows 10 версии 1903 - KB4515384 с рядом улучшений безопасности и исправлением ошибки, которая нарушила работу Windows Search и вызвала высокую загрузку ЦП.

Драйвер Game Ready GeForce 436.30 WHQL

Компания NVIDIA выпустила пакет драйверов Game Ready GeForce 436.30 WHQL, который предназначен для оптимизации в играх: «Gears 5», «Borderlands 3» и «Call of Duty: Modern Warfare», «FIFA 20», «The Surge 2» и «Code Vein», исправляет ряд ошибок, замеченных в предыдущих релизах, и расширяет перечень дисплеев категории G-Sync Compatible.

Драйвер AMD Radeon Software Adrenalin 19.9.1 Edition

Первый сентябрьский выпуск графических драйверов AMD Radeon Software Adrenalin 19.9.1 Edition оптимизирован для игры Gears 5.