Новости про SSD и исследования и наука

Эта уязвимость позволяет злоумышленникам обойти аппаратное шифрование диска и получить доступ к данным.

Аппаратное шифрование в SSD реализовано с помощью специальных чипов. Исследователи Карло Мейер и Бернард Ван Гастель установили, что уязвимость кроется в прошивках. Они выяснили, что за шифрование отвечают две спецификации: ATA security и TCG Opal. В ходе расследования они выяснили, что расшифровать данные на диске можно не только с помощью пользовательского пароля, но и с помощью мастер пароля, который установили разработчики SSD. Как и в случае с роутерами, которые имеют учётную запись с завода, SSD также хранят такую запись в своей памяти, а значит, кто угодно, знающий заводской пароль, может получить доступ к данным.

Некоторые из исследованных накопителей имели неверную реализацию стандартов ATA security и TCG Opal. Эта неверная реализация означает, что пользовательский пароль не связан с ключом шифрования криптографически. «Отсутствие этой связи — катастрофично. На самом деле, защита пользовательских данных больше не связана секретом. Вся информация, требуемая для расшифровки данных, хранится на самом накопителе и может быть восстановлена», — отметили исследователи.

Также учёные отметили, что пока проверили ограниченное количество SSD, однако уязвимость срабатывала на всех. В объёме исследования были проверены модели Crucial MX100, Crucial MX200, Crucial MX300, Samsung 840 Evo, Samsung 850 Evo, Samsung T3 и Samsung T5.

Учёные из Университета Торонто совместно с Google провели исследование, в котором оценили надёжность работы твердотельных накопителей за последние 6 лет. Они установили, что SLC и MLC накопители служат практически равномерно. Исследование показало, что несмотря на заметно меньшую надёжность записи MLC, они вполне могут соперничать с SLC. Наибольшее количество отказов SSD было вызвано их старением, а не числом циклов перезаписи. Это в очередной раз показало, что сбои контроллера, прошивки, дефекты NAND намного чаще приводят к замене накопителя, ещё до того, как NAND память выйдет из строя из-за большого числа перезаписей.

Также согласно исследованию, показатель количества нескорректированных ошибок (Uncorrectable Bit Error Rate) не имеет смысла, в то время как общее число ошибок (Raw Bit Error Rate) очень важно. Таким образом, производители оказались очень консервативны в своих допущениях. За первые 4 года эксплуатации от 30 до 80% SSD получают как минимум один плохой блок, а от 2 до 7% накопителей получают как минимум один плохой чип. Исследователи подытожили, что при эксплуатации накопители не потеряют все свои данные одновременно, как при сбоях HDD, а будут страдать «забывчивостью», теряя небольшие участки данных.

Как известно, большинство SSD позволяют восстановить данные из сбойных блоков, так что такие отказы не будут иметь значимых последствий. Учёные провели исследование и на корпоративных SSD, которые эксплуатируются в более жёстких режимах, и единственный вывод, который можно из него  сделать— это то, что память SLC просто медленнее, но совершенно не надёжнее. В общем, используя SSD, вам стоит беспокоиться не о количестве циклов перезаписи, а о возрасте накопителя.

Группой учёных руководил Кэна Такэути, профессор департамента инжиниринга электрики, электроники и связи, факультета науки и инжиниринга университета Тюо, Токио. Данная разработка была представлена в ходе мероприятия 2014 IEEE International Memory Workshop, международной академической конференции по полупроводниковой памяти, которая проходила в Тайбэе в конце мая.

Суть исследования основана на том, что при использовании твердотельной NAND памяти невозможно перезаписать данные на то же самое физическое место. Вначале необходимо записать данные на другой свободный участок, а затем очистить старую зону. В результате данные оказываются фрагментированными, увеличивается количество ошибочных участков и снижается ёмкость накопителя. Для устранения последствий записи в SSD применяется «уборка мусора», которая пересобирает фрагменты данных в продолжительные цепочки и очищает блоки ошибочных участков. Данный процесс может занимать 100 мс и даже больше, что заметно снижает скорость записи и увеличивает физический износ диска.

Новый же метод формирует промежуточный слой, названный «скремблер LBA (logical block address)». Этот слой располагается между операционной системой и накопителем. Скремблер логических блоков взаимодействует с контроллером памяти, конвертирующем логические адреса в физические на стороне SSD, и конвертирует логические адреса данных, которые должны быть записаны, таким образом, чтобы снижать эффект фрагментации.

Таким образом, вместо записи данных на новое свободное пространство, данные записываются на фрагментированную страницу, которая расположена в блоке, подлежащем очистке. В результате, количество ошибочных блоков, подлежащих очистке, в странице снижается, а также понижается количество безошибочных страниц, подлежащих копированию в новое место при уборке мусора.

К сожалению, до опытного внедрения данной технологии ещё очень далеко.

Дело в том, что, по мнению учёных, быстрая технология флэш хранилищ, на которую сейчас возлагают огромные надежды, имеет ряд технологических ограничений. А именно, при уменьшении техпроцесса до менее чем 6,5 нм производительность памяти начнёт резко снижаться.

Учёные исследовали 45 различных чипов памяти разных размеров. Результаты исследований показали, что уменьшение задержек и соответствующий рост уровня ошибок будут соотносимы до размера элементов в 6,5 нм, что должно произойти к 2024 году, когда такие фабрики появятся повсеместно. Дальнейшее уменьшение техпроцесса приведёт к недопустимому росту некорректируемых ошибок.

Пока плотность SSD растёт и цена за гигабайт снижается, «всё остальное касаемо их зависло в воздухе»,— отметила Лора Групп (Laura Grupp), выпускница Университета Калифорнии. «Всё это делает будущее SSD весьма туманным: Пока мы наращиваем ёмкость SSD и высокий уровень IOP делает их привлекательным во многих применениях, снижение производительности, необходимое для увеличения ёмкости, вызывает трудности в развитии SSD в качестве жизнеспособной технологии для этих же применений»,— отмечает автор исследований.

Возможно, недавние студенты и правы, и SSD, основанные на NAND памяти, обречены. Но ведь нет оснований считать, что за ближайшие 12 лет не появятся новые разработки или вообще будут применяться чипы памяти, изготовленные по совершенно иной технологии.

С сайта университета можно загрузить полную версию исследования.