Wie wirken sich die Meltdown- und Spectre-Fehler auf meinen PC aus?
Computerprozessoren haben einen massiven Konstruktionsfehler, und jeder versucht, ihn zu beheben. Nur einer der beiden Sicherheitslücken kann gepatcht werden, und die Patches machen PCs (und Macs) mit Intel-Chips langsamer.
Update : Eine frühere Version dieses Artikels gab an, dass dieser Fehler nur für Intel-Chips galt. aber das ist nicht die ganze Geschichte. Es gibt in der Tat zwei große Schwachstellen, die jetzt "Meltdown" und "Spectre" genannt werden. Meltdown ist weitgehend spezifisch für Intel-Prozessoren und betrifft alle CPU-Modelle der letzten paar Jahrzehnte. Wir haben weitere Informationen über diese beiden Fehler und den Unterschied zwischen ihnen und dem folgenden Artikel hinzugefügt.
Was sind Meltdown und Spectre?
Spectre ist ein "fundamentaler Konstruktionsfehler", der in jeder CPU auf dem Markt vorhanden ist einschließlich AMD und ARM sowie Intel. Es gibt derzeit keine Software-Reparatur, und es wird wahrscheinlich ein komplettes Hardware-Redesign für CPUs auf der ganzen Linie erfordern - glücklicherweise ist es laut Sicherheitsforschern ziemlich schwierig, es auszunutzen. Es ist möglich, sich vor bestimmten Spectre-Angriffen zu schützen, und Entwickler arbeiten daran, aber die beste Lösung wird ein CPU-Hardware-Redesign für alle zukünftigen Chips sein.
Meltdown macht Spectre im Grunde schlimmer, indem es den zugrunde liegenden Fehler wesentlich einfacher ausnutzt. Es ist im Wesentlichen ein zusätzlicher Fehler, der alle in den letzten Jahrzehnten hergestellten Intel-Prozessoren betrifft. Es betrifft auch einige High-End-ARM-Cortex-A-Prozessoren, hat aber keine Auswirkungen auf AMD-Chips. Meltdown wird heute in Betriebssystemen gepatcht.
Aber wie funktionieren diese Fehler?
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Programme, die auf Ihrem Computer laufen, laufen mit verschiedenen Stufen von Sicherheitsberechtigungen. Der Betriebssystem-Kernel - zum Beispiel der Windows-Kernel oder der Linux-Kernel - hat die höchste Berechtigungsstufe, da er die Show ausführt. Desktop-Programme haben weniger Berechtigungen und der Kernel beschränkt, was sie tun können. Der Kernel verwendet die Hardwarefunktionen des Prozessors, um einige dieser Einschränkungen zu erzwingen, da dies schneller mit Hardware als mit Software durchgeführt werden kann.
Das Problem liegt hier in der "spekulativen Ausführung". Aus Leistungsgründen führen moderne CPUs automatisch Anweisungen aus, von denen sie denken, dass sie ausgeführt werden müssen. Wenn dies nicht der Fall ist, können sie einfach zurückspulen und das System in den vorherigen Zustand zurückversetzen. Ein Fehler in Intel- und einigen ARM-Prozessoren ermöglicht es Prozessen jedoch, Vorgänge auszuführen, die normalerweise nicht ausgeführt werden könnten, da der Vorgang ausgeführt wird, bevor der Prozessor prüft, ob er die Berechtigung zum Ausführen haben soll oder nicht. Das ist der Meltdown-Bug.
Das Kernproblem mit Meltdown und Spectre liegt im Cache der CPU. Eine Anwendung kann versuchen, Speicher zu lesen, und wenn sie etwas im Cache liest, wird die Operation schneller abgeschlossen. Wenn es versucht, etwas zu lesen, das nicht im Cache ist, wird es langsamer abgeschlossen. Die Anwendung kann sehen, ob etwas schnell oder langsam abgeschlossen wird, und während alles andere während der spekulativen Ausführung bereinigt und gelöscht wird, kann die Zeit, die für die Durchführung der Operation benötigt wurde, nicht ausgeblendet werden. Es kann dann diese Informationen verwenden, um eine Karte von allem im Speicher des Computers zu erstellen, ein Bit nach dem anderen. Das Caching beschleunigt die Dinge, aber diese Angriffe nutzen diese Optimierung und machen daraus eine Sicherheitslücke.
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Also, im schlimmsten Fall JavaScript-Code Das Ausführen in Ihrem Webbrowser könnte effektiv Speicher lesen, auf den er keinen Zugriff haben sollte, z. B. private Informationen in anderen Anwendungen. Cloud-Anbieter wie Microsoft Azure oder Amazon Web Services, die die Software verschiedener Unternehmen auf verschiedenen virtuellen Maschinen auf derselben Hardware hosten, sind besonders gefährdet. Die Software einer Person könnte theoretisch Dinge in der virtuellen Maschine einer anderen Firma ausspionieren. Es ist ein Zusammenbruch der Trennung zwischen den Anwendungen. Die Patches für Meltdown bedeutet, dass dieser Angriff nicht so einfach zu ziehen ist. Leider führen diese zusätzlichen Prüfungen dazu, dass einige Operationen auf der betroffenen Hardware langsamer sind.
Entwickler arbeiten an Software-Patches, die die Ausführung von Spectre-Angriffen erschweren. Die neue Google Chrome-Funktion für die Website-Isolierung schützt zum Beispiel vor diesem Problem, und Mozilla hat bereits einige schnelle Änderungen an Firefox vorgenommen. Microsoft hat auch einige Änderungen vorgenommen, um Edge und Internet Explorer in dem jetzt verfügbaren Windows-Update zu schützen.
Wenn Sie an den tiefen Details von Meltdown und Spectre interessiert sind, lesen Sie die technische Erklärung des Project Zero-Teams von Google. wer hat letztes Jahr die Käfer entdeckt? Weitere Informationen finden Sie auch auf der Website MeltdownAttack.com
Wie viel langsamer wird mein PC?
Update : Am 9. Januar veröffentlichte Microsoft einige Informationen über die Leistung des Patches. Laut Microsoft weist Windows 10 auf PCs der 2016er Jahre mit Skylake-, Kabylake- oder neueren Intel-Prozessoren "einstellige Verlangsamungen" auf, die die meisten Benutzer nicht bemerken sollten. Windows 10 auf PCs von 2015 mit Haswell oder einer älteren CPU kann größere Verzögerungen erkennen, und Microsoft "erwartet, dass einige Benutzer eine Verringerung der Systemleistung feststellen werden."
Windows 7 und 8 Benutzer sind nicht so glücklich. Laut Microsoft "erwarten die meisten Benutzer eine Verringerung der Systemleistung", wenn sie Windows 7 oder 8 auf einem PC von 2015 mit Haswell oder einer älteren CPU verwenden. Windows 7 und 8 verwenden nicht nur ältere CPUs, die den Patch nicht so effizient ausführen können, sondern "Windows 7 und Windows 8 haben mehr Benutzer-Kernel-Übergänge aufgrund von Legacy-Design-Entscheidungen, wie z. , und das verlangsamt auch die Dinge.
Microsoft plant, seine eigenen Benchmarks durchzuführen und in Zukunft weitere Details zu veröffentlichen, aber wir wissen nicht genau, wie viel Meltdowns Patch den täglichen PC-Gebrauch noch beeinflussen wird. Dave Hansen, ein Linux-Kernel-Entwickler, der bei Intel arbeitet, schrieb ursprünglich, dass die Änderungen, die im Linux-Kernel vorgenommen werden, alles beeinflussen werden. Die meisten Workloads sehen eine Verlangsamung im einstelligen Bereich, wobei eine Verlangsamung von etwa 5% typisch ist. Das Worst-Case-Szenario war jedoch eine 30% ige Verlangsamung bei einem Netzwerk-Test, so dass es von Aufgabe zu Aufgabe variiert. Dies sind Nummern für Linux, sie gelten jedoch nicht unbedingt für Windows. Das Update verlangsamt Systemaufrufe, sodass Aufgaben mit vielen Systemaufrufen, z. B. beim Kompilieren von Software und beim Ausführen von virtuellen Maschinen, wahrscheinlich am langsamsten ausfallen. Aber jede Software benutzt einige Systemaufrufe.
Update : Ab dem 5. Januar haben TechSpot und Guru3D einige Benchmarks für Windows durchgeführt. Beide Seiten kamen zu dem Schluss, dass Desktop-Benutzer nicht viel zu befürchten haben. Einige PC-Spiele sehen eine kleine Verlangsamung von 2% mit dem Patch, der innerhalb der Fehlerspanne liegt, während andere scheinbar identisch funktionieren. 3D-Rendering, Produktivitätssoftware, Dateikomprimierungstools und Verschlüsselungsdienstprogramme werden nicht beeinträchtigt. Lese- und Schreib-Benchmarks für Dateien weisen jedoch deutliche Unterschiede auf. Die Geschwindigkeit, mit der eine große Anzahl kleiner Dateien schnell gelesen werden konnte, fiel in den Benchmarks von Techspot um 23%, und Guru3D fand etwas Ähnliches. Auf der anderen Seite, Tom's Hardware fand nur einen durchschnittlichen Rückgang von 3,21% in der Leistung mit einem Consumer Application Storage Test, und argumentierte, dass die "synthetischen Benchmarks" deutlichere Geschwindigkeitseinbußen nicht reellen Einsatz zeigen.
Computer Mit einem Intel Haswell-Prozessor oder neuer haben Sie eine PCID (Process-Context Identifiers) -Funktion, die dem Patch hilft, gut zu funktionieren. Computer mit älteren Intel-CPUs können eine größere Geschwindigkeitsreduzierung feststellen. Die oben genannten Benchmarks wurden auf modernen Intel-CPUs mit PCID durchgeführt, daher ist unklar, wie sich ältere Intel-CPUs verhalten werden.
Intel sagt, die Verlangsamung "sollte für den durchschnittlichen Computerbenutzer nicht signifikant sein", und das sieht soweit, aber sicher aus Operationen sehen eine Verlangsamung. Für die Cloud haben Google, Amazon und Microsoft im Wesentlichen dasselbe gesagt: Für die meisten Workloads haben sie nach dem Roll-out der Patches keine nennenswerten Auswirkungen auf die Leistung festgestellt. Microsoft hat gesagt, dass "eine kleine Gruppe von [Microsoft Azure] -Kunden möglicherweise einen gewissen Einfluss auf die Netzwerkleistung hat." Diese Aussagen lassen Spielraum für einige Workloads, um signifikante Verlangsamungen zu sehen. Epic Games beschuldigt den Meltdown-Patch, Serverprobleme mit seinem Spiel zu verursachenFortnite und eine Grafik veröffentlicht, die nach der Installation des Patches einen enormen Anstieg der CPU-Auslastung auf seinen Cloud-Servern zeigt.
Aber eine Sache ist klar: Dein Computer wird damit definitiv nicht schneller patch. Wenn Sie eine Intel-CPU haben, kann es nur langsamer werden - auch wenn es um einen kleinen Betrag geht.
Was muss ich tun?
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Einige Updates zur Behebung des Meltdown-Problems sind bereits verfügbar. Microsoft hat ein Notfallupdate für unterstützte Windows-Versionen über Windows Update am 3. Januar 2018 veröffentlicht, es ist jedoch noch nicht für alle PCs verfügbar. Das Windows-Update, das den Meltdown löst und einige Schutzmechanismen gegen Spectre hinzufügt, heißt KB4056892.
Apple hat das Problem bereits mit macOS 10.13.2, veröffentlicht am 6. Dezember 2017, behoben. Chromebooks mit Chrome OS 63, das Mitte des Jahres veröffentlicht wurde Dezember, sind bereits geschützt. Patches sind auch für den Linux-Kernel verfügbar.
Überprüfen Sie außerdem, ob auf Ihrem PC BIOS / UEFI-Updates verfügbar sind. Während das Windows-Update das Meltdown-Problem behob, sind CPU-Microcode-Updates von Intel über ein UEFI- oder BIOS-Update erforderlich, um den Schutz gegen einen der Spectre-Angriffe vollständig zu aktivieren. Sie sollten auch Ihren Webbrowser - wie üblich - aktualisieren, da Browser auch einige Schutzmaßnahmen gegen Spectre hinzufügen.
Update : Am 22. Januar gab Intel bekannt, dass Benutzer die ersten UEFI-Firmware-Updates aufgrund von " höher als erwartete Neustarts und andere unvorhersehbare Systemverhalten ". Intel sagte, Sie sollten auf einen endgültigen UEFI-Firmware-Patch warten, der ordnungsgemäß getestet wurde und keine Systemprobleme verursacht. Ab dem 20. Februar hat Intel stabile Microcode-Updates für Skylake, Kaby Lake und Coffee Lake veröffentlicht - das sind die Intel Core-Plattformen der 6., 7. und 8. Generation. PC-Hersteller sollten bald mit neuen UEFI-Firmware-Updates beginnen.
Während ein Performance-Hit schlecht klingt, empfehlen wir dringend, diese Patches trotzdem zu installieren. Die Entwickler des Betriebssystems würden nicht so massive Änderungen vornehmen, es sei denn, dies wäre ein sehr böser Fehler mit schwerwiegenden Folgen.
Der fragliche Software-Patch wird den Meltdown-Fehler beheben, und einige Software-Patches können helfen, den Spectre-Fehler zu mindern. Aber Spectre wird wahrscheinlich - zumindest in irgendeiner Form - weiterhin alle modernen CPUs betreffen, bis neue Hardware zur Reparatur freigegeben wird. Es ist unklar, wie die Hersteller damit umgehen, aber in der Zwischenzeit können Sie nur noch Ihren Computer verwenden und Trost darin finden, dass Spectre schwieriger zu nutzen ist und etwas mehr für das Cloud-Computing als für Endanwender gilt Desktop-PCs.
Bildquelle: Intel, VLADGRIN / Shutterstock.com.
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