Apple, Memory Integrity Enforcement(MIE) 도입으로 혁신적인 메모리 안전성 강화

핵심 기술

Apple은 자체 실리콘 하드웨어와 고급 운영체제 보안을 결합한 Memory Integrity Enforcement(MIE) 라는 혁신적인 메모리 안전 체계를 도입하여, 버퍼 오버플로우 및 사용 후 해제와 같은 치명적인 메모리 손상 취약점을 효과적으로 차단하고 있습니다.

기술적 세부사항

• MIE 개요: 항상 활성화된 상태로 핵심 공격 표면을 보호하며, 성능 저하 없이 Apple 기기에 적용됩니다.
• 구성 요소: Enhanced Memory Tagging Extension(EMTE), 보안 메모리 할당자, 태그 기밀성 정책의 조합으로 악성 공격에 대한 내성을 강화합니다.
• 취약점 차단 메커니즘: 동기화 태그 확인 및 운영체제-하드웨어의 정교한 통합으로 버퍼 오버플로우 및 사용 후 해제 취약점을 극대화하여 차단합니다.
• EMTE: Arm의 MTE를 개선한 형태로, 항상 동기화된 방식으로 태그 확인이 작동하여 연속적인 보호를 제공합니다.
• 보안 할당자: 타입 인지형 보안 할당자를 통해 서로 다른 타입 간 메모리 페이지 단위 보호를 제공하며, EMTE는 동일 타입 버킷 내 작은 메모리 할당의 취약점까지 대응합니다.
• 추가 보호 장치: Secure Page Anomaly Detection (SPAD)와 같은 강한 보호 장치로 공격자가 할당자 저장소와 태그 노출을 노리는 것을 방지합니다.
• 부채널 공격 대비: Apple Silicon은 태그 정보로 인한 예측실행 영향 자체를 원천 차단하도록 설계되었습니다.
• ** Spectre V1 차단**: 효율적인 방식으로 Spectre V1 취약점도 차단합니다.
• 하드웨어 투자: A19/A19 Pro 칩 설계 시, 태그 저장과 검증을 위해 추가적인 하드웨어 자원을 투입했습니다.
• 구형 기기 지원: 가능한 한 많은 메모리 안전성 개선 혜택을 구형 iPhone 기기도 받을 수 있도록 배포 방안을 설계했습니다.

개발 임팩트

• 공격자 자유도 제약: 수년간의 공격 연구와 평가를 통해 공격자 자유도를 제약하고 현재 기준 가장 강력한 메모리 안전성을 달성했습니다.
• 광범위한 메모리 안전 체계: 업계 최초의 광범위한 메모리 안전 체계를 제공하며, Apple은 이를 소비자 운영체제 메모리 안전 역사상 가장 중요한 진보라고 평가합니다.
• 고도화된 공격 무력화: 수백만 달러가 드는 소수 표적용 복잡한 공격 체인(mercenary spyware 중심)을 무력화하고, 커널 포함 주요 70여 사용자 영역 프로세스를 보호합니다.
• 익스플로잇 비용 및 난이도 상승: 메모리 손상 취약점의 익스플로잇 비용과 난이도를 대폭 상승시켜, 지난 25년간의 주된 공격 기법을 견고하게 차단하는 효과를 확인했습니다.

커뮤니티 반응

• 근본적 공격 차단: Memory Integrity Enforcement(MIE)는 공격자들이 사용할 수 있는 익스플로잇 전략의 대부분을 근본적으로 차단하며, 메모리 오염 버그의 상호 교환성을 무력화합니다.
• Apple의 전략: CHERI와 같은 capability-based 메모리 안전으로 나아가는 단계인지, 혹은 현재 기술로 충분하다고 판단한 것인지에 대한 궁금증이 제기되었습니다.
• Google과의 비교: Google의 메모리 안전 접근 방식(ASAN, syzkaller, Hardware MTE 도입)과 비교하며, 항상 켜두는 방식의 메모리 오버헤드 및 크래시 발생 이슈가 언급되었습니다.
• 경험 기반의 원칙: Apple의 '항상 동기적, 기본적으로 켜져 있고, 지속적으로 동작해야 함'이라는 주장이 원리주의보다는 경험에서 나왔을 것이라는 분석이 있습니다. 과거 Kernel Patch Protection(KPP)의 한계를 지적하며 MIE의 우수성을 강조합니다.
• 실제 공격 규모: Apple의 '성공적이고 광범위한 악성코드 공격 사례 없음'이라는 주장에 대해, 기존 스파이웨어 코드가 수정되어 사용될 수 있다는 반론이 있으며, GrapheneOS 유출 자료 등을 통해 익스플로잇 개발자들의 능력을 언급하며 실제 공격 규모에 대한 판단의 어려움을 시사합니다.
• 확률적 공격: 태그가 틀릴 확률(1/16)을 이용한 재시도 공격 가능성이 제기되었으나, 즉각적인 트랩 발생 및 프로세스 종료로 인해 실질적인 악용은 거의 불가능에 가깝다는 의견이 제시되었습니다.
• 자유와 통제: EU의 chat control, Google의 WEI와 같은 정책과 MIE 도입이 사용자의 자유를 제약할 수 있다는 우려와 함께, 시스템과 서비스를 분리하는 '발칸화'의 필요성이 언급되었습니다.
• GrapheneOS와의 비교: GrapheneOS의 선도적인 노력에도 불구하고 Apple의 EMTE 기반 MIE 도입으로 산업 최초의 종합적 항상 켜진 메모리 안전 시스템이 현실화되었음을 강조하며, Apple의 시도가 다른 OS에도 확산되기를 기대합니다.