Les puces Nvidia, premières GPU vulnérables aux attaques Rowhammer : une menace pour l'IA et la sécurité des données

Nvidia chips become the first GPUs to fall to Rowhammer bit-flip attacks

Les puces Nvidia, premières GPU vulnérables aux attaques Rowhammer : une menace pour l'IA et la sécurité des données

Nvidia recommande une solution de protection pour l'une de ses gammes de GPU, entraînant une baisse de performance allant jusqu'à 10%, afin de protéger les utilisateurs contre des exploits permettant à des pirates de saboter des projets professionnels et potentiellement causer d'autres compromissions. Cette mesure fait suite à une attaque démontrée par une équipe de chercheurs universitaires contre le RTX A6000 de Nvidia, un GPU largement utilisé dans le calcul haute performance et disponible via de nombreux services cloud.

La vulnérabilité découverte par les chercheurs expose le GPU aux attaques Rowhammer, une classe d'exploits tirant parti d'une faiblesse physique des modules DRAM stockant les données. Rowhammer permet aux pirates de modifier ou corrompre des données en mémoire en accédant rapidement et répétitivement à une rangée de cellules mémoire. En ciblant stratégiquement certaines rangées, l'attaque provoque des inversions de bits dans les rangées adjacentes, transformant un 0 en 1 ou vice-versa.

Jusqu'à présent, les attaques Rowhammer n'avaient été démontrées que sur des puces mémoire pour CPU. La donne a changé la semaine dernière avec la révélation de GPUhammer, la première attaque Rowhammer réussie sur un GPU discret. Alors que les GPU étaient traditionnellement utilisés pour le rendu graphique ou le cassage de mots de passe, ils sont devenus incontournables pour le calcul haute performance, le machine learning, les réseaux neuronaux et autres applications d'IA.

Nvidia, dont la valorisation a récemment atteint 4 trillions de dollars grâce au boom de l'IA, voit plusieurs de ses GPU potentiellement vulnérables. L'exploit des chercheurs a pu altérer des modèles de réseaux neuronaux profonds utilisés dans des domaines critiques comme la conduite autonome, la santé ou l'analyse d'IRM. Une simple inversion de bit dans l'exposant d'un poids de modèle peut dégrader sa précision de 80% à 0,1%, avec des conséquences potentiellement catastrophiques.

En réponse, Nvidia recommande une protection réduisant les performances jusqu'à 10%, avec un impact maximal sur les modèles accédant à de larges quantités de mémoire comme le '3D U-Net ML Model' utilisé en imagerie médicale. Cette solution entraîne une réduction de 12% de la bande passante mémoire et une perte de capacité de 6,25%. Si les attaques Rowhammer menacent aussi les ordinateurs personnels, les recherches récentes se concentrent surtout sur les environnements cloud où plusieurs utilisateurs partagent les mêmes ressources physiques.

Chip Nvidia trở thành GPU đầu tiên bị tấn công Rowhammer: Mối đe dọa nghiêm trọng đến AI và an ninh dữ liệu

Nvidia đang khuyến nghị biện pháp bảo vệ cho một dòng GPU của hãng, có thể làm giảm hiệu suất tới 10%, nhằm ngăn chặn các cuộc tấn công có thể phá hủy dự án công việc và gây tổn hại khác. Động thái này được đưa ra sau khi nhóm nghiên cứu học thuật chứng minh thành công tấn công vào RTX A6000 - GPU phổ biến trong điện toán hiệu năng cao được cung cấp bởi nhiều dịch vụ đám mây.

Lỗ hổng mà các nhà nghiên cứu phát hiện khiến GPU dễ bị tấn công Rowhammer - kỹ thuật khai thác điểm yếu vật lý trong module DRAM lưu trữ dữ liệu. Bằng cách truy cập liên tục vào một hàng ô nhớ cụ thể, hacker có thể thay đổi hoặc làm hỏng dữ liệu trong các hàng lân cận thông qua hiện tượng đảo bit (0 thành 1 hoặc ngược lại). Trước đây, Rowhammer chỉ được chứng minh trên bộ nhớ CPU.

Tình hình thay đổi tuần trước khi các nhà nghiên cứu công bố GPUhammer - cuộc tấn công Rowhammer đầu tiên thành công trên GPU rời. Trong khi GPU truyền thống dùng cho đồ họa và bẻ khóa mật khẩu, hiện chúng đã trở thành xương sống cho điện toán hiệu năng cao, học máy, mạng nơ-ron và các ứng dụng AI khác. Nvidia - công ty vừa đạt mức định giá 4 nghìn tỷ USD nhờ làn sóng AI - có nhiều GPU có thể bị ảnh hưởng.

Bằng chứng của nhóm nghiên cứu cho thấy khả năng can thiệp vào mô hình mạng nơ-ron sâu dùng cho xe tự lái, ứng dụng y tế và phân tích MRI. Chỉ cần đảo 1 bit trong số mũ trọng số mô hình có thể làm giảm độ chính xác từ 80% xuống 0,1%, gây hậu quả nghiêm trọng như xe nhận diện sai biển báo hoặc hệ thống y tế chẩn đoán sai bệnh nhân.

Để đối phó, Nvidia đề xuất giải pháp bảo vệ làm giảm 10% hiệu suất, ảnh hưởng nhiều nhất đến mô hình '3D U-Net ML' dùng trong chụp ảnh y tế. Giải pháp này làm giảm 12% băng thông bộ nhớ và mất 6,25% dung lượng. Mặc dù Rowhammer đe dọa cả máy tính cá nhân, phần lớn nghiên cứu gần đây tập trung vào môi trường đám mây nơi nhiều người dùng chia sẻ chung tài nguyên vật lý.