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[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / admin-guide / hw-vuln / spectre.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 Spectre Side Channels
4 =====================
5
6 Spectre is a class of side channel attacks that exploit branch prediction
7 and speculative execution on modern CPUs to read memory, possibly
8 bypassing access controls. Speculative execution side channel exploits
9 do not modify memory but attempt to infer privileged data in the memory.
10
11 This document covers Spectre variant 1 and Spectre variant 2.
12
13 Affected processors
14 -------------------
15
16 Speculative execution side channel methods affect a wide range of modern
17 high performance processors, since most modern high speed processors
18 use branch prediction and speculative execution.
19
20 The following CPUs are vulnerable:
21
22     - Intel Core, Atom, Pentium, and Xeon processors
23
24     - AMD Phenom, EPYC, and Zen processors
25
26     - IBM POWER and zSeries processors
27
28     - Higher end ARM processors
29
30     - Apple CPUs
31
32     - Higher end MIPS CPUs
33
34     - Likely most other high performance CPUs. Contact your CPU vendor for details.
35
36 Whether a processor is affected or not can be read out from the Spectre
37 vulnerability files in sysfs. See :ref:`spectre_sys_info`.
38
39 Related CVEs
40 ------------
41
42 The following CVE entries describe Spectre variants:
43
44    =============   =======================  ==========================
45    CVE-2017-5753   Bounds check bypass      Spectre variant 1
46    CVE-2017-5715   Branch target injection  Spectre variant 2
47    CVE-2019-1125   Spectre v1 swapgs        Spectre variant 1 (swapgs)
48    =============   =======================  ==========================
49
50 Problem
51 -------
52
53 CPUs use speculative operations to improve performance. That may leave
54 traces of memory accesses or computations in the processor's caches,
55 buffers, and branch predictors. Malicious software may be able to
56 influence the speculative execution paths, and then use the side effects
57 of the speculative execution in the CPUs' caches and buffers to infer
58 privileged data touched during the speculative execution.
59
60 Spectre variant 1 attacks take advantage of speculative execution of
61 conditional branches, while Spectre variant 2 attacks use speculative
62 execution of indirect branches to leak privileged memory.
63 See :ref:`[1] <spec_ref1>` :ref:`[5] <spec_ref5>` :ref:`[7] <spec_ref7>`
64 :ref:`[10] <spec_ref10>` :ref:`[11] <spec_ref11>`.
65
66 Spectre variant 1 (Bounds Check Bypass)
67 ---------------------------------------
68
69 The bounds check bypass attack :ref:`[2] <spec_ref2>` takes advantage
70 of speculative execution that bypasses conditional branch instructions
71 used for memory access bounds check (e.g. checking if the index of an
72 array results in memory access within a valid range). This results in
73 memory accesses to invalid memory (with out-of-bound index) that are
74 done speculatively before validation checks resolve. Such speculative
75 memory accesses can leave side effects, creating side channels which
76 leak information to the attacker.
77
78 There are some extensions of Spectre variant 1 attacks for reading data
79 over the network, see :ref:`[12] <spec_ref12>`. However such attacks
80 are difficult, low bandwidth, fragile, and are considered low risk.
81
82 Note that, despite "Bounds Check Bypass" name, Spectre variant 1 is not
83 only about user-controlled array bounds checks.  It can affect any
84 conditional checks.  The kernel entry code interrupt, exception, and NMI
85 handlers all have conditional swapgs checks.  Those may be problematic
86 in the context of Spectre v1, as kernel code can speculatively run with
87 a user GS.
88
89 Spectre variant 2 (Branch Target Injection)
90 -------------------------------------------
91
92 The branch target injection attack takes advantage of speculative
93 execution of indirect branches :ref:`[3] <spec_ref3>`.  The indirect
94 branch predictors inside the processor used to guess the target of
95 indirect branches can be influenced by an attacker, causing gadget code
96 to be speculatively executed, thus exposing sensitive data touched by
97 the victim. The side effects left in the CPU's caches during speculative
98 execution can be measured to infer data values.
99
100 .. _poison_btb:
101
102 In Spectre variant 2 attacks, the attacker can steer speculative indirect
103 branches in the victim to gadget code by poisoning the branch target
104 buffer of a CPU used for predicting indirect branch addresses. Such
105 poisoning could be done by indirect branching into existing code,
106 with the address offset of the indirect branch under the attacker's
107 control. Since the branch prediction on impacted hardware does not
108 fully disambiguate branch address and uses the offset for prediction,
109 this could cause privileged code's indirect branch to jump to a gadget
110 code with the same offset.
111
112 The most useful gadgets take an attacker-controlled input parameter (such
113 as a register value) so that the memory read can be controlled. Gadgets
114 without input parameters might be possible, but the attacker would have
115 very little control over what memory can be read, reducing the risk of
116 the attack revealing useful data.
117
118 One other variant 2 attack vector is for the attacker to poison the
119 return stack buffer (RSB) :ref:`[13] <spec_ref13>` to cause speculative
120 subroutine return instruction execution to go to a gadget.  An attacker's
121 imbalanced subroutine call instructions might "poison" entries in the
122 return stack buffer which are later consumed by a victim's subroutine
123 return instructions.  This attack can be mitigated by flushing the return
124 stack buffer on context switch, or virtual machine (VM) exit.
125
126 On systems with simultaneous multi-threading (SMT), attacks are possible
127 from the sibling thread, as level 1 cache and branch target buffer
128 (BTB) may be shared between hardware threads in a CPU core.  A malicious
129 program running on the sibling thread may influence its peer's BTB to
130 steer its indirect branch speculations to gadget code, and measure the
131 speculative execution's side effects left in level 1 cache to infer the
132 victim's data.
133
134 Attack scenarios
135 ----------------
136
137 The following list of attack scenarios have been anticipated, but may
138 not cover all possible attack vectors.
139
140 1. A user process attacking the kernel
141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
142
143 Spectre variant 1
144 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
145
146    The attacker passes a parameter to the kernel via a register or
147    via a known address in memory during a syscall. Such parameter may
148    be used later by the kernel as an index to an array or to derive
149    a pointer for a Spectre variant 1 attack.  The index or pointer
150    is invalid, but bound checks are bypassed in the code branch taken
151    for speculative execution. This could cause privileged memory to be
152    accessed and leaked.
153
154    For kernel code that has been identified where data pointers could
155    potentially be influenced for Spectre attacks, new "nospec" accessor
156    macros are used to prevent speculative loading of data.
157
158 Spectre variant 1 (swapgs)
159 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
160
161    An attacker can train the branch predictor to speculatively skip the
162    swapgs path for an interrupt or exception.  If they initialize
163    the GS register to a user-space value, if the swapgs is speculatively
164    skipped, subsequent GS-related percpu accesses in the speculation
165    window will be done with the attacker-controlled GS value.  This
166    could cause privileged memory to be accessed and leaked.
167
168    For example:
169
170    ::
171
172      if (coming from user space)
173          swapgs
174      mov %gs:<percpu_offset>, %reg
175      mov (%reg), %reg1
176
177    When coming from user space, the CPU can speculatively skip the
178    swapgs, and then do a speculative percpu load using the user GS
179    value.  So the user can speculatively force a read of any kernel
180    value.  If a gadget exists which uses the percpu value as an address
181    in another load/store, then the contents of the kernel value may
182    become visible via an L1 side channel attack.
183
184    A similar attack exists when coming from kernel space.  The CPU can
185    speculatively do the swapgs, causing the user GS to get used for the
186    rest of the speculative window.
187
188 Spectre variant 2
189 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
190
191    A spectre variant 2 attacker can :ref:`poison <poison_btb>` the branch
192    target buffer (BTB) before issuing syscall to launch an attack.
193    After entering the kernel, the kernel could use the poisoned branch
194    target buffer on indirect jump and jump to gadget code in speculative
195    execution.
196
197    If an attacker tries to control the memory addresses leaked during
198    speculative execution, he would also need to pass a parameter to the
199    gadget, either through a register or a known address in memory. After
200    the gadget has executed, he can measure the side effect.
201
202    The kernel can protect itself against consuming poisoned branch
203    target buffer entries by using return trampolines (also known as
204    "retpoline") :ref:`[3] <spec_ref3>` :ref:`[9] <spec_ref9>` for all
205    indirect branches. Return trampolines trap speculative execution paths
206    to prevent jumping to gadget code during speculative execution.
207    x86 CPUs with Enhanced Indirect Branch Restricted Speculation
208    (Enhanced IBRS) available in hardware should use the feature to
209    mitigate Spectre variant 2 instead of retpoline. Enhanced IBRS is
210    more efficient than retpoline.
211
212    There may be gadget code in firmware which could be exploited with
213    Spectre variant 2 attack by a rogue user process. To mitigate such
214    attacks on x86, Indirect Branch Restricted Speculation (IBRS) feature
215    is turned on before the kernel invokes any firmware code.
216
217 2. A user process attacking another user process
218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
219
220    A malicious user process can try to attack another user process,
221    either via a context switch on the same hardware thread, or from the
222    sibling hyperthread sharing a physical processor core on simultaneous
223    multi-threading (SMT) system.
224
225    Spectre variant 1 attacks generally require passing parameters
226    between the processes, which needs a data passing relationship, such
227    as remote procedure calls (RPC).  Those parameters are used in gadget
228    code to derive invalid data pointers accessing privileged memory in
229    the attacked process.
230
231    Spectre variant 2 attacks can be launched from a rogue process by
232    :ref:`poisoning <poison_btb>` the branch target buffer.  This can
233    influence the indirect branch targets for a victim process that either
234    runs later on the same hardware thread, or running concurrently on
235    a sibling hardware thread sharing the same physical core.
236
237    A user process can protect itself against Spectre variant 2 attacks
238    by using the prctl() syscall to disable indirect branch speculation
239    for itself.  An administrator can also cordon off an unsafe process
240    from polluting the branch target buffer by disabling the process's
241    indirect branch speculation. This comes with a performance cost
242    from not using indirect branch speculation and clearing the branch
243    target buffer.  When SMT is enabled on x86, for a process that has
244    indirect branch speculation disabled, Single Threaded Indirect Branch
245    Predictors (STIBP) :ref:`[4] <spec_ref4>` are turned on to prevent the
246    sibling thread from controlling branch target buffer.  In addition,
247    the Indirect Branch Prediction Barrier (IBPB) is issued to clear the
248    branch target buffer when context switching to and from such process.
249
250    On x86, the return stack buffer is stuffed on context switch.
251    This prevents the branch target buffer from being used for branch
252    prediction when the return stack buffer underflows while switching to
253    a deeper call stack. Any poisoned entries in the return stack buffer
254    left by the previous process will also be cleared.
255
256    User programs should use address space randomization to make attacks
257    more difficult (Set /proc/sys/kernel/randomize_va_space = 1 or 2).
258
259 3. A virtualized guest attacking the host
260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
261
262    The attack mechanism is similar to how user processes attack the
263    kernel.  The kernel is entered via hyper-calls or other virtualization
264    exit paths.
265
266    For Spectre variant 1 attacks, rogue guests can pass parameters
267    (e.g. in registers) via hyper-calls to derive invalid pointers to
268    speculate into privileged memory after entering the kernel.  For places
269    where such kernel code has been identified, nospec accessor macros
270    are used to stop speculative memory access.
271
272    For Spectre variant 2 attacks, rogue guests can :ref:`poison
273    <poison_btb>` the branch target buffer or return stack buffer, causing
274    the kernel to jump to gadget code in the speculative execution paths.
275
276    To mitigate variant 2, the host kernel can use return trampolines
277    for indirect branches to bypass the poisoned branch target buffer,
278    and flushing the return stack buffer on VM exit.  This prevents rogue
279    guests from affecting indirect branching in the host kernel.
280
281    To protect host processes from rogue guests, host processes can have
282    indirect branch speculation disabled via prctl().  The branch target
283    buffer is cleared before context switching to such processes.
284
285 4. A virtualized guest attacking other guest
286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
287
288    A rogue guest may attack another guest to get data accessible by the
289    other guest.
290
291    Spectre variant 1 attacks are possible if parameters can be passed
292    between guests.  This may be done via mechanisms such as shared memory
293    or message passing.  Such parameters could be used to derive data
294    pointers to privileged data in guest.  The privileged data could be
295    accessed by gadget code in the victim's speculation paths.
296
297    Spectre variant 2 attacks can be launched from a rogue guest by
298    :ref:`poisoning <poison_btb>` the branch target buffer or the return
299    stack buffer. Such poisoned entries could be used to influence
300    speculation execution paths in the victim guest.
301
302    Linux kernel mitigates attacks to other guests running in the same
303    CPU hardware thread by flushing the return stack buffer on VM exit,
304    and clearing the branch target buffer before switching to a new guest.
305
306    If SMT is used, Spectre variant 2 attacks from an untrusted guest
307    in the sibling hyperthread can be mitigated by the administrator,
308    by turning off the unsafe guest's indirect branch speculation via
309    prctl().  A guest can also protect itself by turning on microcode
310    based mitigations (such as IBPB or STIBP on x86) within the guest.
311
312 .. _spectre_sys_info:
313
314 Spectre system information
315 --------------------------
316
317 The Linux kernel provides a sysfs interface to enumerate the current
318 mitigation status of the system for Spectre: whether the system is
319 vulnerable, and which mitigations are active.
320
321 The sysfs file showing Spectre variant 1 mitigation status is:
322
323    /sys/devices/system/cpu/vulnerabilities/spectre_v1
324
325 The possible values in this file are:
326
327   .. list-table::
328
329      * - 'Not affected'
330        - The processor is not vulnerable.
331      * - 'Vulnerable: __user pointer sanitization and usercopy barriers only; no swapgs barriers'
332        - The swapgs protections are disabled; otherwise it has
333          protection in the kernel on a case by case base with explicit
334          pointer sanitation and usercopy LFENCE barriers.
335      * - 'Mitigation: usercopy/swapgs barriers and __user pointer sanitization'
336        - Protection in the kernel on a case by case base with explicit
337          pointer sanitation, usercopy LFENCE barriers, and swapgs LFENCE
338          barriers.
339
340 However, the protections are put in place on a case by case basis,
341 and there is no guarantee that all possible attack vectors for Spectre
342 variant 1 are covered.
343
344 The spectre_v2 kernel file reports if the kernel has been compiled with
345 retpoline mitigation or if the CPU has hardware mitigation, and if the
346 CPU has support for additional process-specific mitigation.
347
348 This file also reports CPU features enabled by microcode to mitigate
349 attack between user processes:
350
351 1. Indirect Branch Prediction Barrier (IBPB) to add additional
352    isolation between processes of different users.
353 2. Single Thread Indirect Branch Predictors (STIBP) to add additional
354    isolation between CPU threads running on the same core.
355
356 These CPU features may impact performance when used and can be enabled
357 per process on a case-by-case base.
358
359 The sysfs file showing Spectre variant 2 mitigation status is:
360
361    /sys/devices/system/cpu/vulnerabilities/spectre_v2
362
363 The possible values in this file are:
364
365   - Kernel status:
366
367   ====================================  =================================
368   'Not affected'                        The processor is not vulnerable
369   'Vulnerable'                          Vulnerable, no mitigation
370   'Mitigation: Full generic retpoline'  Software-focused mitigation
371   'Mitigation: Full AMD retpoline'      AMD-specific software mitigation
372   'Mitigation: Enhanced IBRS'           Hardware-focused mitigation
373   ====================================  =================================
374
375   - Firmware status: Show if Indirect Branch Restricted Speculation (IBRS) is
376     used to protect against Spectre variant 2 attacks when calling firmware (x86 only).
377
378   ========== =============================================================
379   'IBRS_FW'  Protection against user program attacks when calling firmware
380   ========== =============================================================
381
382   - Indirect branch prediction barrier (IBPB) status for protection between
383     processes of different users. This feature can be controlled through
384     prctl() per process, or through kernel command line options. This is
385     an x86 only feature. For more details see below.
386
387   ===================   ========================================================
388   'IBPB: disabled'      IBPB unused
389   'IBPB: always-on'     Use IBPB on all tasks
390   'IBPB: conditional'   Use IBPB on SECCOMP or indirect branch restricted tasks
391   ===================   ========================================================
392
393   - Single threaded indirect branch prediction (STIBP) status for protection
394     between different hyper threads. This feature can be controlled through
395     prctl per process, or through kernel command line options. This is x86
396     only feature. For more details see below.
397
398   ====================  ========================================================
399   'STIBP: disabled'     STIBP unused
400   'STIBP: forced'       Use STIBP on all tasks
401   'STIBP: conditional'  Use STIBP on SECCOMP or indirect branch restricted tasks
402   ====================  ========================================================
403
404   - Return stack buffer (RSB) protection status:
405
406   =============   ===========================================
407   'RSB filling'   Protection of RSB on context switch enabled
408   =============   ===========================================
409
410 Full mitigation might require a microcode update from the CPU
411 vendor. When the necessary microcode is not available, the kernel will
412 report vulnerability.
413
414 Turning on mitigation for Spectre variant 1 and Spectre variant 2
415 -----------------------------------------------------------------
416
417 1. Kernel mitigation
418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
419
420 Spectre variant 1
421 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
422
423    For the Spectre variant 1, vulnerable kernel code (as determined
424    by code audit or scanning tools) is annotated on a case by case
425    basis to use nospec accessor macros for bounds clipping :ref:`[2]
426    <spec_ref2>` to avoid any usable disclosure gadgets. However, it may
427    not cover all attack vectors for Spectre variant 1.
428
429    Copy-from-user code has an LFENCE barrier to prevent the access_ok()
430    check from being mis-speculated.  The barrier is done by the
431    barrier_nospec() macro.
432
433    For the swapgs variant of Spectre variant 1, LFENCE barriers are
434    added to interrupt, exception and NMI entry where needed.  These
435    barriers are done by the FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY and
436    FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY macros.
437
438 Spectre variant 2
439 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
440
441    For Spectre variant 2 mitigation, the compiler turns indirect calls or
442    jumps in the kernel into equivalent return trampolines (retpolines)
443    :ref:`[3] <spec_ref3>` :ref:`[9] <spec_ref9>` to go to the target
444    addresses.  Speculative execution paths under retpolines are trapped
445    in an infinite loop to prevent any speculative execution jumping to
446    a gadget.
447
448    To turn on retpoline mitigation on a vulnerable CPU, the kernel
449    needs to be compiled with a gcc compiler that supports the
450    -mindirect-branch=thunk-extern -mindirect-branch-register options.
451    If the kernel is compiled with a Clang compiler, the compiler needs
452    to support -mretpoline-external-thunk option.  The kernel config
453    CONFIG_RETPOLINE needs to be turned on, and the CPU needs to run with
454    the latest updated microcode.
455
456    On Intel Skylake-era systems the mitigation covers most, but not all,
457    cases. See :ref:`[3] <spec_ref3>` for more details.
458
459    On CPUs with hardware mitigation for Spectre variant 2 (e.g. Enhanced
460    IBRS on x86), retpoline is automatically disabled at run time.
461
462    The retpoline mitigation is turned on by default on vulnerable
463    CPUs. It can be forced on or off by the administrator
464    via the kernel command line and sysfs control files. See
465    :ref:`spectre_mitigation_control_command_line`.
466
467    On x86, indirect branch restricted speculation is turned on by default
468    before invoking any firmware code to prevent Spectre variant 2 exploits
469    using the firmware.
470
471    Using kernel address space randomization (CONFIG_RANDOMIZE_SLAB=y
472    and CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM=y in the kernel configuration) makes
473    attacks on the kernel generally more difficult.
474
475 2. User program mitigation
476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
477
478    User programs can mitigate Spectre variant 1 using LFENCE or "bounds
479    clipping". For more details see :ref:`[2] <spec_ref2>`.
480
481    For Spectre variant 2 mitigation, individual user programs
482    can be compiled with return trampolines for indirect branches.
483    This protects them from consuming poisoned entries in the branch
484    target buffer left by malicious software.  Alternatively, the
485    programs can disable their indirect branch speculation via prctl()
486    (See :ref:`Documentation/userspace-api/spec_ctrl.rst <set_spec_ctrl>`).
487    On x86, this will turn on STIBP to guard against attacks from the
488    sibling thread when the user program is running, and use IBPB to
489    flush the branch target buffer when switching to/from the program.
490
491    Restricting indirect branch speculation on a user program will
492    also prevent the program from launching a variant 2 attack
493    on x86.  All sand-boxed SECCOMP programs have indirect branch
494    speculation restricted by default.  Administrators can change
495    that behavior via the kernel command line and sysfs control files.
496    See :ref:`spectre_mitigation_control_command_line`.
497
498    Programs that disable their indirect branch speculation will have
499    more overhead and run slower.
500
501    User programs should use address space randomization
502    (/proc/sys/kernel/randomize_va_space = 1 or 2) to make attacks more
503    difficult.
504
505 3. VM mitigation
506 ^^^^^^^^^^^^^^^^
507
508    Within the kernel, Spectre variant 1 attacks from rogue guests are
509    mitigated on a case by case basis in VM exit paths. Vulnerable code
510    uses nospec accessor macros for "bounds clipping", to avoid any
511    usable disclosure gadgets.  However, this may not cover all variant
512    1 attack vectors.
513
514    For Spectre variant 2 attacks from rogue guests to the kernel, the
515    Linux kernel uses retpoline or Enhanced IBRS to prevent consumption of
516    poisoned entries in branch target buffer left by rogue guests.  It also
517    flushes the return stack buffer on every VM exit to prevent a return
518    stack buffer underflow so poisoned branch target buffer could be used,
519    or attacker guests leaving poisoned entries in the return stack buffer.
520
521    To mitigate guest-to-guest attacks in the same CPU hardware thread,
522    the branch target buffer is sanitized by flushing before switching
523    to a new guest on a CPU.
524
525    The above mitigations are turned on by default on vulnerable CPUs.
526
527    To mitigate guest-to-guest attacks from sibling thread when SMT is
528    in use, an untrusted guest running in the sibling thread can have
529    its indirect branch speculation disabled by administrator via prctl().
530
531    The kernel also allows guests to use any microcode based mitigation
532    they choose to use (such as IBPB or STIBP on x86) to protect themselves.
533
534 .. _spectre_mitigation_control_command_line:
535
536 Mitigation control on the kernel command line
537 ---------------------------------------------
538
539 Spectre variant 2 mitigation can be disabled or force enabled at the
540 kernel command line.
541
542         nospectre_v1
543
544                 [X86,PPC] Disable mitigations for Spectre Variant 1
545                 (bounds check bypass). With this option data leaks are
546                 possible in the system.
547
548         nospectre_v2
549
550                 [X86] Disable all mitigations for the Spectre variant 2
551                 (indirect branch prediction) vulnerability. System may
552                 allow data leaks with this option, which is equivalent
553                 to spectre_v2=off.
554
555
556         spectre_v2=
557
558                 [X86] Control mitigation of Spectre variant 2
559                 (indirect branch speculation) vulnerability.
560                 The default operation protects the kernel from
561                 user space attacks.
562
563                 on
564                         unconditionally enable, implies
565                         spectre_v2_user=on
566                 off
567                         unconditionally disable, implies
568                         spectre_v2_user=off
569                 auto
570                         kernel detects whether your CPU model is
571                         vulnerable
572
573                 Selecting 'on' will, and 'auto' may, choose a
574                 mitigation method at run time according to the
575                 CPU, the available microcode, the setting of the
576                 CONFIG_RETPOLINE configuration option, and the
577                 compiler with which the kernel was built.
578
579                 Selecting 'on' will also enable the mitigation
580                 against user space to user space task attacks.
581
582                 Selecting 'off' will disable both the kernel and
583                 the user space protections.
584
585                 Specific mitigations can also be selected manually:
586
587                 retpoline
588                                         replace indirect branches
589                 retpoline,generic
590                                         google's original retpoline
591                 retpoline,amd
592                                         AMD-specific minimal thunk
593
594                 Not specifying this option is equivalent to
595                 spectre_v2=auto.
596
597 For user space mitigation:
598
599         spectre_v2_user=
600
601                 [X86] Control mitigation of Spectre variant 2
602                 (indirect branch speculation) vulnerability between
603                 user space tasks
604
605                 on
606                         Unconditionally enable mitigations. Is
607                         enforced by spectre_v2=on
608
609                 off
610                         Unconditionally disable mitigations. Is
611                         enforced by spectre_v2=off
612
613                 prctl
614                         Indirect branch speculation is enabled,
615                         but mitigation can be enabled via prctl
616                         per thread. The mitigation control state
617                         is inherited on fork.
618
619                 prctl,ibpb
620                         Like "prctl" above, but only STIBP is
621                         controlled per thread. IBPB is issued
622                         always when switching between different user
623                         space processes.
624
625                 seccomp
626                         Same as "prctl" above, but all seccomp
627                         threads will enable the mitigation unless
628                         they explicitly opt out.
629
630                 seccomp,ibpb
631                         Like "seccomp" above, but only STIBP is
632                         controlled per thread. IBPB is issued
633                         always when switching between different
634                         user space processes.
635
636                 auto
637                         Kernel selects the mitigation depending on
638                         the available CPU features and vulnerability.
639
640                 Default mitigation:
641                 If CONFIG_SECCOMP=y then "seccomp", otherwise "prctl"
642
643                 Not specifying this option is equivalent to
644                 spectre_v2_user=auto.
645
646                 In general the kernel by default selects
647                 reasonable mitigations for the current CPU. To
648                 disable Spectre variant 2 mitigations, boot with
649                 spectre_v2=off. Spectre variant 1 mitigations
650                 cannot be disabled.
651
652 Mitigation selection guide
653 --------------------------
654
655 1. Trusted userspace
656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
657
658    If all userspace applications are from trusted sources and do not
659    execute externally supplied untrusted code, then the mitigations can
660    be disabled.
661
662 2. Protect sensitive programs
663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
664
665    For security-sensitive programs that have secrets (e.g. crypto
666    keys), protection against Spectre variant 2 can be put in place by
667    disabling indirect branch speculation when the program is running
668    (See :ref:`Documentation/userspace-api/spec_ctrl.rst <set_spec_ctrl>`).
669
670 3. Sandbox untrusted programs
671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
672
673    Untrusted programs that could be a source of attacks can be cordoned
674    off by disabling their indirect branch speculation when they are run
675    (See :ref:`Documentation/userspace-api/spec_ctrl.rst <set_spec_ctrl>`).
676    This prevents untrusted programs from polluting the branch target
677    buffer.  All programs running in SECCOMP sandboxes have indirect
678    branch speculation restricted by default. This behavior can be
679    changed via the kernel command line and sysfs control files. See
680    :ref:`spectre_mitigation_control_command_line`.
681
682 3. High security mode
683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
684
685    All Spectre variant 2 mitigations can be forced on
686    at boot time for all programs (See the "on" option in
687    :ref:`spectre_mitigation_control_command_line`).  This will add
688    overhead as indirect branch speculations for all programs will be
689    restricted.
690
691    On x86, branch target buffer will be flushed with IBPB when switching
692    to a new program. STIBP is left on all the time to protect programs
693    against variant 2 attacks originating from programs running on
694    sibling threads.
695
696    Alternatively, STIBP can be used only when running programs
697    whose indirect branch speculation is explicitly disabled,
698    while IBPB is still used all the time when switching to a new
699    program to clear the branch target buffer (See "ibpb" option in
700    :ref:`spectre_mitigation_control_command_line`).  This "ibpb" option
701    has less performance cost than the "on" option, which leaves STIBP
702    on all the time.
703
704 References on Spectre
705 ---------------------
706
707 Intel white papers:
708
709 .. _spec_ref1:
710
711 [1] `Intel analysis of speculative execution side channels <https://newsroom.intel.com/wp-content/uploads/sites/11/2018/01/Intel-Analysis-of-Speculative-Execution-Side-Channels.pdf>`_.
712
713 .. _spec_ref2:
714
715 [2] `Bounds check bypass <https://software.intel.com/security-software-guidance/software-guidance/bounds-check-bypass>`_.
716
717 .. _spec_ref3:
718
719 [3] `Deep dive: Retpoline: A branch target injection mitigation <https://software.intel.com/security-software-guidance/insights/deep-dive-retpoline-branch-target-injection-mitigation>`_.
720
721 .. _spec_ref4:
722
723 [4] `Deep Dive: Single Thread Indirect Branch Predictors <https://software.intel.com/security-software-guidance/insights/deep-dive-single-thread-indirect-branch-predictors>`_.
724
725 AMD white papers:
726
727 .. _spec_ref5:
728
729 [5] `AMD64 technology indirect branch control extension <https://developer.amd.com/wp-content/resources/Architecture_Guidelines_Update_Indirect_Branch_Control.pdf>`_.
730
731 .. _spec_ref6:
732
733 [6] `Software techniques for managing speculation on AMD processors <https://developer.amd.com/wp-content/resources/90343-B_SoftwareTechniquesforManagingSpeculation_WP_7-18Update_FNL.pdf>`_.
734
735 ARM white papers:
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739 [7] `Cache speculation side-channels <https://developer.arm.com/support/arm-security-updates/speculative-processor-vulnerability/download-the-whitepaper>`_.
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741 .. _spec_ref8:
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745 Google white paper:
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751 MIPS white paper:
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757 Academic papers:
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759 .. _spec_ref11:
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761 [11] `Spectre Attacks: Exploiting Speculative Execution <https://spectreattack.com/spectre.pdf>`_.
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768
769 [13] `Spectre Returns! Speculation Attacks using the Return Stack Buffer <https://www.usenix.org/system/files/conference/woot18/woot18-paper-koruyeh.pdf>`_.