Comment l'habitude d'un processeur de deviner la suite peut-elle divulguer tes secrets ?

Les processeurs modernes n'attendent pas patiemment que chaque instruction soit réglée avant de passer à la suivante. Pour rester rapides, ils devinent. Un prédicteur de branchement regarde un « si... sinon » dans ton code et parie sur la direction qu'il va prendre, pour que la puce puisse commencer à exécuter ce chemin deviné immédiatement au lieu de rester inactive. Pari gagnant : du temps est gagné. Pari perdu : les instructions sont simplement jetées, et officiellement, il ne s'est rien passé.

Mais jeter le travail n'efface pas toutes ses traces. Pendant qu'il pariait, le processeur a pu faire entrer certaines données dans sa mémoire cache rapide. Ça laisse une empreinte : une donnée présente dans le cache se lit sensiblement plus vite qu'une donnée absente. Jann Horn, chez Google, et Paul Kocher avec des collègues ont découvert, chacun de leur côté, qu'un attaquant peut entraîner un prédicteur de branchement à se tromper exprès. Le processeur touche alors de façon spéculative des données secrètes qu'il n'aurait jamais dû atteindre, et chronométrer le cache ensuite révèle ce qu'elles contenaient.

Ils l'ont appelée Spectre, parce que sa cause profonde, l'exécution spéculative, est si difficile à corriger qu'elle « nous hantera encore longtemps ». Elle a été rendue publique le 3 janvier 2018, en même temps qu'une faille voisine, Meltdown, qui permettait à un programme malveillant de lire une mémoire à laquelle il n'avait pas droit. Même une page web pouvait se servir de Spectre : le JavaScript d'un site pouvait lire des données que le navigateur gardait pour un autre site.

Corriger Spectre, c'était fermer une porte dérobée sans démolir la maison. Les navigateurs ont rendu leurs chronomètres plus flous, pour que les pages ne puissent plus mesurer le cache aussi finement. Les correctifs ont ralenti les ordinateurs, avec des baisses de 2 à 14 % dans les tests sur les puces les plus récentes de l'époque, parce que l'astuce qui rendait les processeurs rapides était aussi celle qui les faisait fuir.