Security 为什么CPU推测性执行不会导致OOB程序崩溃？

这些问题源于阅读文章。如果我理解正确，攻击源于CPU启发式推测性地执行（错误的）代码分支的可能性。 考虑这个例子（在C中）：

int-arr[42]；
如果（i<42）{
int j=arr[i]；
}

如果我理解正确，即使

I>=42

，也可以（在某些情况下）推测性地执行

int j=arr[I]

。我的问题是——当我访问超出其边界的数组时，我的程序经常会崩溃（在Linux上是分段错误，在Windows上是“程序执行了非法操作”错误）

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为什么在数组越界访问的情况下，推测性执行不会导致程序崩溃？

关键是，在现代CPU中，动词executing并不是您所认为的意思

执行指令是计算其输出和副作用（如果有）的行为。
但是，这不会改变程序状态。
这一点一开始似乎很难理解，但实际上并没有什么异国情调

CPU有一个相当大的内存，由它的所有寄存器组成，大部分内存对程序员来说是不可见的，这部分内存被称为架构状态。
体系结构状态（AS）是CPU手册中记录的状态，以及由一系列指令（例如程序）更改的状态

由于更改AS只能在ISA（手册）中给出的语义下发生，并且ISA指定了串行语义（指令按照程序顺序一个接一个地完成），因此不允许并行性。
然而，现代CPU有很多资源（称为执行单元）可以独立完成工作

为了利用所有这些资源，CPU的前端（负责从内存层次结构读取指令并将其提供给执行单元的部分）能够达到、解码和输出每个周期一条以上的指令。
前端和后端（执行单元所在的位置）之间的边界不再真正处理指令（而是处理UOP），但这是x86 CISC的麻烦

因此，现在CPU一次只能“执行”4/6个UOP，但如果ISA是串行的，除了排队等待这些UOP，它还能做什么呢？
前端的设计使这些UOP不在AS上运行，而是在阴影状态下运行（SS，我这里的术语），它们的操作数被重命名，由CPU的一部分大的不可见内存组成。
平行或无序地更改是可以的，因为它不是as。
这就是执行的意义：改变SS

真的值得吗？毕竟，最重要的是这个问题。
嗯，与执行相比，将SS传输到AS的速度非常快，因此值得。
这是一个“重新命名回”（与之前的重命名相反）的问题，称为指令的重新命名

事实上，退休比这更重要。
由于执行不会影响AS，因此副作用也不会影响AS。
这些副作用包括异常，但推测性地处理异常太麻烦（需要协调大量资源），因此异常处理延迟到退役。
这还有一个优点，即在处理异常时具有正确的异常，并且只有在必须实际处理异常时才引发异常

推测性执行的目的是打赌，CPU打赌指令序列不会产生任何异常（包括页面错误），因此在大多数检查关闭的情况下执行它（我无法排除，在我的头脑中，一些检查是不进行的），从而获得很多优势。
当这些指令失效时，将检查下注，如果任何下注失败，将丢弃SS

这就是为什么推测执行不会使程序崩溃

Spectre所依赖的事实是，在某种意义上，推测性执行确实会改变AS：缓存不会失效（同样出于性能原因，下注时SS不会被复制到AS中），并且计时攻击是可能的。

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这可以通过多种方式进行纠正，包括在从TLB读取时执行基本权限检查（在所有仅使用权限0和3之后，因此逻辑很简单）或向缓存线添加一位以将其标记为推测性（被非推测性代码视为无效）.

只要不影响程序的正确性，就允许推测执行。最好不要产生任何副作用（cfr.幽灵攻击），但这是允许的。因此，异常是在退休时处理的，因此它们1）不是推测性的2）顺序正确。推测性地访问阵列不会使程序崩溃，除非CPU能够在适当的时间将推测转化为确定。

int arr[42];
if (i < 42) {
    int j = arr[i];
}