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Ces dernières années, l'afflux constant de vulnérabilités matérielles, telles que Heartbleed, Spectre, Rowhammer et bien d'autres, a placé tous les fournisseurs de processeurs sous surveillance. Aucune famille de puces ou architecture - qu'il s'agisse d'Intel, d'AMD ou d'ARM - ne s'est avérée immunisée contre ces exploits.
L'équipe de développement du noyau Linux a réagi avec une rapidité et un dévouement impressionnants, en corrigeant les vulnérabilités et en proposant des solutions de contournement. Toutefois, le coût de ces mesures d'atténuation se répercute souvent sur les performances.
Cela fait un peu plus d'un an que nous avons abordé ce sujet sur notre blog. Vous pouvez consulter l'article précédent ici, car il reste d'actualité – mais l'histoire est loin d'être terminée.
Atténuations : Une épée à double tranchant
Si les correctifs protègent les systèmes contre les vulnérabilités dévastatrices, l'impact sur les performances est souvent inévitable. Par exemple, les vulnérabilités d'exécution spéculative telles que Meltdown et Spectre ont entraîné des réductions de performances du processeur allant jusqu'à 30 % dans certains cas, en fonction de la charge de travail et de l'architecture.
Des mesures d'atténuation telles que la désactivation de l'hyperthreading, des clôtures de mémoire supplémentaires ou une augmentation des frais généraux pour l'accès à la mémoire ont été mises en œuvre, mais elles dégradent les performances de l'unité centrale de manière si importante que les utilisateurs peuvent constater que leurs unités centrales de pointe et de haut niveau fonctionnent à des niveaux comparables à ceux du matériel de l'ancienne génération.
La frustration des utilisateurs finaux et des développeurs n'a cessé de croître. Même Linus Torvalds a exprimé sa frustration face à l'état des bogues matériels. Dans ses récentes remarquesil a déploré le fardeau croissant que représente la compensation des implémentations défectueuses des fournisseurs. Cette fois, ses remarques visaient les correctifs proposés pour protéger les opérations de copie de mémoire - qui pourraient, en théorie, être exploitées. Il s'est déjà exprimé sur les points suivants fTPM d'AMDd'AMD, un module de plateforme de confiance basé sur le matériel, qui a connu des problèmes de performance et des bogues. Les utilisateurs sont confrontés à des bégaiements, ce qui perturbe leurs activités quotidiennes et rend inutiles les mises à niveau matérielles coûteuses. Il existe une série d'autres situations dans lesquelles l'équipe du Kernel est intervenue pour résoudre des problèmes au niveau du matériel, et cette fois-ci Linus semble adopter une approche différente - laisser les fabricants de matériel réparer leurs propres erreurs (c'est-à-dire..., créer de meilleurs produits).
D'une certaine manière, c'est compréhensible - lorsque votre système Linux perd soudainement en performance, vous êtes tout aussi susceptible de blâmer le système d'exploitation que le matériel, alors que le système d'exploitation n'a en fait aucun problème. Mais il est également important de considérer que les bogues au niveau du matériel ne peuvent pas toujours être résolus par une mise à jour du microcode. Certains problèmes sont dus à de mauvaises décisions architecturales qui ne seront pas réversibles avant 3 ou 4 ans. En attendant, vos systèmes sont en danger. Ou le sont-ils ? Un autre point faible mentionné dans son discours est que la plupart de ces vulnérabilités ne se sont jamais concrétisées par des exploits de niveau de production et restent des exercices purement théoriques. Mais l'impact des mesures d'atténuation est bien réel.
La réalité des vulnérabilités des processeurs modernes
Les exploits de sécurité matérielle ont évolué, passant d'un petit nombre à un impact sur la quasi-totalité des processeurs modernes. Des vulnérabilités telles que Spectre, Meltdown, Foreshadow et Lazy FPU démontrent la profondeur des problèmes. La conception complexe des processeurs modernes entraîne souvent des vulnérabilités qui sont non seulement difficiles à corriger, mais qui, lorsqu'elles sont corrigées, entraînent une dégradation sensible des performances.
Le tableau ci-dessous illustre l'impact sur les performances des vulnérabilités courantes du processeur et les mesures d'atténuation appliquées par les différents fournisseurs :
| Vulnérabilité | Processeurs concernés | Impact sur les performances | Atténuation | Perte de performance (Approx.) |
| Spectre/Meltdown | Intel Core, AMD Ryzen | Sévère | Mises à jour du microcode | 10%-30% (varie selon la charge de travail) |
| FPU paresseux | Processeurs Intel x86 | Modéré | Mises à jour du microcode | 5%-10% |
| Préfiguration | Intel Core | Haut | Désactivation des fonctionnalités | Jusqu'à 30% de réduction |
| Marteau piqueur | Mémoire DDR | Sévère | ECC, correctifs logiciels | Minimale dans certains cas, notable dans d'autres |
| Heartbleed | Architectures multiples | Négligeable (CPU) | Mise à jour des bibliothèques | Négligeable |
Un avenir de compromis ?
La baisse des performances résultant de l'atténuation des vulnérabilités du processeur conduit à une prise de conscience désagréable : la mise à niveau vers la dernière génération de matériel n'en vaut peut-être pas la peine si l'avantage en termes de performances réelles est effacé par les correctifs de sécurité nécessaires. De nombreux utilisateurs, en particulier ceux qui exigent des performances constantes - comme les joueurs, les professionnels des médias ou les opérateurs de serveurs - voient leur matériel coûteux entravé par des correctifs de sécurité qu'ils ne peuvent éviter.
L'équilibre entre sécurité et performance devient de plus en plus précaire. Tant que les fournisseurs ne seront pas en mesure de produire des architectures résistantes à ces attaques sophistiquées, les utilisateurs finaux seront contraints à un compromis : la sécurité au détriment des performances. En attendant, il semble que la communauté Linux, sous la direction de Torvalds, continuera à mener le bon combat dans un monde de "matériel stupide".
Les vulnérabilités matérielles continuent d'émerger et, bien que les développeurs de noyaux comme l'équipe Linux travaillent sans relâche pour les atténuer, le prix à payer est celui de la performance. Pour tous ceux qui investissent dans le matériel le plus récent dans l'espoir de bénéficier d'une amélioration significative des performances, la réalité donne à réfléchir. Tant que les fournisseurs de processeurs n'auront pas remédié à ces failles matérielles, la mise à niveau de votre système risque de ne plus être aussi gratifiante qu'auparavant.
