Pesquisadores de cibersegurança divulgaram detalhes de um ataque remoto de Spectre contra o Cloudflare Workers que vazou um token web JSON, ou JWT, de um Worker co-localizado no ambiente de produção, a uma taxa de até 12 bits por segundo, 360 vezes mais rápida do que um ataque anterior demonstrado em 2021.
O experimento de ponta a ponta usou um Worker atacante e um Worker vítima controlados pelos pesquisadores, com o JWT colocado intencionalmente na memória da vítima. O artigo afirmou que nenhum dado de clientes foi acessado.
A Cloudflare informou que o ataque já foi mitigado em produção após melhorias no Dynamic Process Isolation, ou DyPrIs, a integração do V8 Sandbox e a adoção de isolamento em processo baseado em Memory Protection Keys, ou MPK. A empresa acrescentou que não encontrou indícios de exploração ativa nos últimos três anos.
Os pesquisadores disseram no artigo: “Demonstramos que a implementação de produção do DyPrIs era insuficiente”.
O Cloudflare Workers executa código de múltiplos clientes em isolamentos separados do V8 dentro do mesmo processo do sistema operacional, confiando em isolamento no nível da linguagem em vez de isolamento rígido por processo para reduzir a latência de inicialização.
Segundo a Cloudflare, uma leitura de memória dentro de um processo compartilhado de Worker pode levar ao vazamento entre clientes. O ataque exige que o Worker atacante e o Worker vítima estejam co-localizados em isolamentos separados do V8 dentro do mesmo processo de Worker.
O atacante controla código válido em seu próprio isolamento. A execução de código nativo está fora do modelo de ameaça, e o ataque não depende de um exploit no software do V8 nem de uma saída do sandbox.
A Cloudflare afirmou que o Workers restringe fontes locais de tempo ao congelar ou tornar menos precisos os timers durante a execução de CPU, além de não expor memória compartilhada nem multithreading aos scripts de Worker.
Os pesquisadores descobriram que comunicações WebSocket podiam fornecer uma fonte remota de tempo, enquanto os Durable Objects conseguiam manter um único isolamento de Worker ativo por cinco a mais de 20 horas.
O DyPrIs isola scripts suspeitos em um processo separado depois que uma invocação termina, e os pesquisadores verificaram que uma invocação prolongada de Durable Object poderia continuar em execução antes que o isolamento ocorresse.
Eles também constataram que uma atividade intensa de entrada e saída, ou I/O, via WebSocket aumentava a atividade de translation lookaside buffer de instruções, ou iTLB, reduzindo abaixo do limite de detecção o sinal normalizado de branch misprediction usado pelo DyPrIs.
A Cloudflare descreveu o problema como uma limitação em sua implementação do DyPrIs, enquanto o artigo disse que as duas fraquezas refletiam limitações fundamentais da abordagem de detecção, e não falhas de implementação. Os pesquisadores afirmaram que uma detecção robusta deveria ocorrer durante a execução e usar um sinal que não pudesse ser suprimido pela atividade de I/O.
O artigo informou que os testes em produção foram realizados em servidores Linux com processadores AMD EPYC Zen 2 e Zen 3, e que os pesquisadores executaram as medições intencionalmente à noite, quando o uso de CPU estava entre 10% e 25%, para observar os melhores resultados possíveis.
Os pesquisadores disseram que cargas mais altas no sistema reduziram a taxa de vazamento, embora ataques mais lentos ainda fossem viáveis sob grande carga.
O estudo registrou vazamento de até 12 bits por segundo com 99,16% de precisão, em comparação com 2 bits por minuto no ataque anterior.
A divulgação ocorre quase cinco anos depois de a Cloudflare e a TU Graz publicarem uma pesquisa que demonstrou um ataque remoto de Spectre contra o Workers a 120 bits por hora e apresentou o DyPrIs como defesa.
O artigo anterior relatou uma taxa de falso positivo de 0,61% e concluiu que, estatisticamente, o DyPrIs oferecia as mesmas garantias de segurança que o isolamento rígido por processo contra os ataques de Spectre avaliados à época.
A Cloudflare publicou medidas adicionais de proteção para o Workers em setembro de 2025. As mitigações implantadas pela empresa incluem o aprimoramento do DyPrIs, que melhora as capacidades de detecção do mecanismo de isolamento existente; o V8 Sandbox, que limita o acesso transitório a ponteiros de 64 bits; e o isolamento em processo baseado em MPK, que coloca os heaps do Worker atrás de chaves de proteção impostas por hardware. A Cloudflare disse que sistemas x64 modernos deixam cerca de 12 chaves disponíveis para esse fim e que seu projeto combina essas chaves com o V8 Sandbox e um layout de memória rotativo para impedir que sandboxes próximas compartilhem uma chave.
A descrição da Cloudflare de setembro de 2025 afirmou que a atribuição aleatória de MPK, sozinha, bloquearia cerca de 92% dos acessos entre isolamentos, porque dois isolamentos podem receber a mesma chave, e que o layout rotativo mais rígido é usado para eliminar essa brecha no modelo de ameaça coberto dentro do sandbox.
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