Rowhammer llega a las GPU: cuando compartir una tarjeta gráfica en la nube puede costarte el control del sistema
Las GPU de alto rendimiento son caras. Mucho. Una sola unidad puede superar los 8.000 euros, lo que explica por qué en entornos cloud docenas de usuarios comparten el mismo hardware al mismo tiempo. Es una práctica completamente habitual y, en principio, segura. O lo era.
Tres nuevos ataques publicados a principios de 2025 demuestran que un usuario malicioso puede aprovecharse de ese modelo compartido para obtener control total —acceso root— sobre la máquina anfitriona. Y lo hacen explotando una técnica que muchos creían ya conocida y en gran parte controlada: Rowhammer.
Rowhammer: qué es y por qué sigue siendo un problema
Para entender estos ataques hay que entender primero qué es Rowhammer. La memoria RAM de tipo DRAM almacena datos como bits: unos y ceros. Lo que descubrieron investigadores en 2014 es que si se accede de forma repetida y muy rápida a una fila de celdas de memoria —de ahí el nombre «hammering», martillear—, las interferencias eléctricas que genera ese acceso pueden corromper los bits almacenados en filas adyacentes. Un 0 pasa a ser un 1, o al revés. Sin escribir directamente en esa memoria. Sin permiso.
Un año después, en 2015, otro equipo demostró algo más preocupante: si se eligen con cuidado las filas que se «martillean», se puede influir en datos sensibles del sistema, como las estructuras que definen qué puede hacer cada proceso. El resultado: un usuario sin privilegios se convierte en root. Acceso total.
Aquello afectaba a memorias DDR3. Desde entonces, la investigación no ha parado.
Una década evolucionando
Durante los últimos 10 años, Rowhammer ha ido ampliando su alcance de formas que, francamente, no han dejado de sorprender:
- Se extendió a DDR4, incluso en versiones con protecciones como Target Row Refresh (TRR) y Error Correcting Code (ECC).
- Surgieron técnicas nuevas como Rowhammer feng shui o RowPress, capaces de apuntar a regiones de memoria muy pequeñas con alta precisión.
- Se usó para robar claves de cifrado de 2048 bits, rootear dispositivos Android o ejecutar ataques a través de redes locales.
- Y el año pasado, por primera vez, se demostró que también funcionaba contra GDDR, el tipo de memoria que usan las GPU de alto rendimiento de Nvidia.
Ese último avance fue importante como demostración técnica, pero limitado en consecuencias reales: los investigadores solo lograron 8 bit flips y el daño se redujo a degradar la salida de una red neuronal. Llamativo, pero no catastrófico.
Lo que han publicado ahora sí lo es.
GDDRHammer, GeForge y GPUBreach: los 3 ataques que cambian el tablero
Dos equipos de investigación, trabajando de forma independiente, han presentado ataques que llevan Rowhammer en GPU a un nivel completamente distinto: bit flips en memoria GDDR que otorgan al atacante control total sobre la memoria del procesador principal, comprometiendo el sistema entero. El punto de partida para que funcionen es que la IOMMU esté desactivada, que es precisamente el comportamiento por defecto en la mayoría de configuraciones BIOS.
GDDRHammer: 129 vuelcos por banco de memoria
El primer ataque se llama GDDRHammer —las siglas juegan con «Graphics DDR» y «Greatly Disturbing DRAM Rows»— y funciona contra la RTX 6000 de la generación Ampere de Nvidia. La versión Ada de la misma tarjeta no es vulnerable porque usa una variante más reciente de GDDR que los investigadores no llegaron a analizar.
Usando patrones de hammering novedosos y una técnica llamada memory massaging (básicamente, manipular el allocator de memoria para colocar datos sensibles donde se pueda atacarlos), GDDRHammer indujo una media de 129 bit flips por banco de memoria. Eso supone un aumento de 64 veces respecto al anterior GPUHammer del año pasado.
Pero el número impresionante no es lo más relevante. Lo importante es lo que consigue: manipular las page tables de la GPU, que son las estructuras que mapean direcciones virtuales a direcciones físicas en la DRAM. Si puedes modificarlas, puedes leer y escribir en cualquier parte de la memoria de la GPU. Y desde ahí, saltar a la memoria del host.
Como explicó uno de los investigadores implicados: lo que demuestra este trabajo es que Rowhammer en memoria GPU tiene consecuencias de seguridad igual de graves que en la CPU, y que las mitigaciones actuales para CPU son insuficientes si no contemplan también la amenaza desde la GPU.
GeForge: 1.171 bit flips y una shell root
El segundo trabajo, GeForge (cuyo nombre completo es «Hammering GDDR Memory to Forge GPU Page Tables for Fun and Profit»), sigue un camino técnicamente similar pero diferente en el detalle: en lugar de explotar la última entrada de la page table, manipula el page directory de último nivel.
Los resultados son llamativos: 1.171 bit flips contra una RTX 3060 y 202 contra la RTX 6000. GeForge también corrompe los mapeos de las page tables en memoria GDDR6 para ganar acceso de lectura y escritura sobre el espacio de memoria de la GPU, y desde ahí escala al host.
La prueba de concepto es directa: el exploit contra la RTX 3060 termina abriendo una ventana de shell con acceso root en la máquina anfitriona. Los investigadores confirman que lo mismo es posible contra la RTX 6000.
Memory massaging: el truco que hace funcionar todo esto
Nvidia almacena las page tables de la GPU en una región reservada de memoria de bajo nivel que, en principio, no puede ser modificada mediante Rowhammer. Tanto GDDRHammer como GeForge resuelven ese problema con memory massaging: manipulan el propio sistema para que esas estructuras acaben en regiones no protegidas, donde los bit flips sí son posibles.
GDDRHammer lo consigue usando Rowhammer para voltear bits que controlan la asignación de acceso a la región protegida. Una vez que las page tables están en terreno vulnerable, el atacante puede modificar sus entradas y darse acceso arbitrario a toda la memoria de la GPU.
GPUBreach: el que no necesita la IOMMU desactivada
El tercer ataque, GPUBreach, funciona de forma diferente y, en cierto sentido, es el más preocupante de los 3. No explota los bit flips de Rowhammer directamente sobre las estructuras de memoria, sino que aprovecha bugs de seguridad de memoria en el propio driver de la GPU.
La clave aquí es que GPUBreach escala privilegios a root incluso con la IOMMU activada. La IOMMU (Input-Output Memory Management Unit) es precisamente la protección que restringe qué partes de la memoria del host puede tocar un dispositivo como la GPU. Los otros 2 ataques la necesitan desactivada para funcionar.
¿Cómo lo evita GPUBreach? Corrompiendo metadatos dentro de los propios buffers a los que el driver tiene acceso legítimo. Al hacerlo, fuerza al driver —que corre con privilegios de kernel en la CPU— a realizar escrituras fuera de los límites del buffer, en regiones controladas por el atacante. Resultado: escalada de privilegios sin necesitar que la IOMMU esté desactivada.
Las tarjetas RTX 3060 y RTX 6000 son vulnerables. Cambiar la configuración BIOS para activar la IOMMU cierra la vulnerabilidad de GDDRHammer y GeForge, pero no la de GPUBreach.
Qué significa esto en la práctica
Seré directo: estos ataques son, de momento, investigación académica. No hay ni un solo caso documentado de Rowhammer siendo usado activamente en entornos reales. Eso no los hace irrelevantes, al contrario.
Las tarjetas afectadas hasta ahora son la RTX 3060 y la RTX 6000 de la generación Ampere, lanzada en 2020. Generaciones más recientes podrían ser igual de vulnerables, pero la investigación académica siempre va por detrás del ciclo de lanzamiento de productos, así que simplemente no lo sabemos todavía.
Los entornos cloud de primer nivel suelen tener configuraciones de seguridad bastante más robustas que las que vienen por defecto en una máquina de consumo. Pero precisamente el modelo de hardware compartido que justifica el coste de las GPU en la nube es el que hace que este tipo de ataques sea especialmente relevante: si un usuario malicioso comparte tarjeta con otros, y el sistema no está correctamente configurado, tiene un vector de ataque real para comprometer el host entero.
Qué se puede hacer ahora
Las mitigaciones disponibles hoy son 2:
- Activar la IOMMU en la BIOS: cierra la vulnerabilidad para GDDRHammer y GeForge, pero no para GPUBreach. Tiene un coste de rendimiento porque reduce la memoria disponible.
- Activar ECC (Error Correcting Code) en la GPU: Nvidia permite hacerlo desde línea de comandos. También tiene overhead de rendimiento y, además, algunos ataques Rowhammer avanzados ya son capaces de superar la protección ECC.
Ninguna solución es perfecta ni definitiva. El mensaje de fondo de estos 3 trabajos, en el contexto más amplio de la ciberseguridad, es claro: los fabricantes de GPU y los operadores de infraestructura cloud tienen que empezar a tratar la memoria GDDR con el mismo nivel de atención de seguridad que llevan años aplicando a la RAM de las CPU. Porque ya no son un vector de ataque teórico.
