Режим системного управления () — режим исполнения на процессорах x86/x86-64, при котором приостанавливается исполнение другого кода (включая операционные системы и гипервизор), и запускается специальная программа, хранящаяся в SMRAM в наиболее привилегированном режиме.
Технология SMM была впервые реализована в микропроцессоре Intel 386 SL. Изначально SMM работал только на специальных процессорах (SL), но в 1992 году была внедрена в 80486 и Intel Pentium. AMD реализовала технологию в Enhanced Am486 (1994). Все более современные x86/x86-64 процессоры поддерживают её.
Среди возможных применений SMM: Обработка системных ошибок, таких как ошибки памяти и чипсета; Функции защиты, например выключение процессоров при сильном перегреве; Глубокие уровни энергосбережения; Управление питанием — например, схемами изменения напряжения (); Эмуляция периферии, которая не была реализована на материнской плате или реализация которой содержит ошибки; Эмуляция мыши и клавиатуры PS/2 при использовании таких же устройств с интерфейсом USB; Централизованная конфигурация системы, например на ноутбуках Toshiba и IBM; Обход систем защиты, встроенных в ОСLoic Duflot. «Security Issues Related to Pentium System Management Mode.» Presented at CanSecWest 2006, Vancouver, Canada, 2006.; Запуск высокопривилегированных руткитов, как было предложено на Black Hat 2008Sherri Sparks and Shawn Embleton. «SMM Rootkits: A New Breed of OS Independent Malware.» Presented at Black Hat USA, Las Vegas, NV, USA, 2008.; Эмуляция или передача вызовов на модуль Trusted Platform Module (TPM)https://www.youtube.com/watch?v=X72LgcMpM9k&feature=player_detailpage#t=2070s Google Tech Talks — Coreboot — 00:34:30 ;
Операционная система работает в защитном «Кольце 0»; однако, гипервизор (в системах VT/AMD-v) является более привилегированным, и режим исполнения гипервизора условно называется «Кольцом −1». Соответственно, SMM, являющимся более приоритетным, чем гипервизор, условно называют «Кольцом −2»invisiblethingslab.com/resources/misc09/smm_cache_fun.pdf Rafal Wojtczuk, Рутковская, Йоанна, «Attacking SMM Memory via Intel® CPU Cache Poisoning»Ring −1 vs. Ring −2: Containerizing Malicious SMM Interrupt Handlers on AMD-V , 2010In-depth Analysis of x86’s System Management Mode , Georg Wassen: "If Virtual Machine Monitors can be called Ring −1, the System Management Mode is Ring −2. ". Код, работающий в режиме SMM, получает неограниченный доступ ко всей системной памяти, включая память ядра и память гипервизора.
Активация SMM SMM активируется при помощи прерываний SMI (system management interrupt — прерывание системного управления), которое возникает: По сигналу от чипсета или периферии на материнской плате. Используется выделенный контакт процессора SMI#Intel’s System Management Mode by Robert R. Collins. Программный SMI, посланный системным ПО через порт ввода-вывода (часто используется порт номер B2Шестнадцатеричный код)прим. 5. Запись по адресу ввода-вывода, для которого микропрограммно установлена необходимость активации SMM.
На ближайшей границе инструкций после получения сигнала SMI#, процессор сохраняет своё состояние в памяти и переходит в SMM. Для выхода из SMM и восстановления состояния процессора используется инструкция RSM (0F AA).
Проблемы Согласно архитектуре SMM, прерывания SMI не могут быть заблокированы операционной системой На старых чипсетах (до 2006 года) не выставлялся бит D_LOCK для защиты памяти SMM (что позволяло создавать SMM-зловреды) Так как программы обработки SMM (SMI handler) устанавливаются из базовой микропрограммы BIOS, предполагаемые настройки важной периферии (например, APIC) в ОС и программах SMM могут не совпадать Работа в режиме SMM приостанавливает работу ОС. Состояние процессора сохраняется в SMRAM, а кэши write-back должны быть сброшены. Из-за этого могут нарушиться требования жесткого реального времени. ОС Windows и ядро Linux устанавливают «SMI Timeout» — период времени, в который любая программа SMM должна вернуть управление операционной системе. Для определения входа процессора в SMM может потребоваться цифровой логический анализатор (дополнительное отладочное оборудование). При работе в SMM выставляется сигнал процессора SMIACT#. Получение кодов программ SMM для их анализа и отладки также требует логического анализатора или обратной разработки микропрограмм BIOS, так как во время исполнения память TSEG, хранящая программы SMM, недоступна ОС.
См. также Процессор MediaGX, использующий SMM для эмуляции аппаратных функций Extensible Firmware Interface (EFI) Coreboot, реализующий SMM/SMI обработчики для некоторых чипсетов
Примечания
Литература Intel’s System Management Mode by Robert R. Collins, 1997
Ссылки Badness of SMM, part 1 and part 2, 2005 Intel 32/64 Architectures Software Developer’s Manual Volume 3B: System Programming Guide, Part 2 AMD Hammer BIOS and Kernel Developer’s guide, Chapter 6 An exploit against SMM based on OpenBSD, 2006 SMM based rootkit SMM Rootkit limitations. (and how to defeat it), 2008
Категория:Программирование x86