論文の概要: Systematic Evaluation of Randomized Cache Designs against Cache Occupancy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.05172v2
• Date: Thu, 30 Jan 2025 06:02:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-01 01:16:55.033784
• Title: Systematic Evaluation of Randomized Cache Designs against Cache Occupancy
• Title（参考訳）: キャッシュ動作に対するランダム化キャッシュ設計の体系的評価
• Authors: Anirban Chakraborty, Nimish Mishra, Sayandeep Saha, Sarani Bhattacharya, Debdeep Mukhopadhyay,
• Abstract要約: この研究は、ランダム化されたキャッシュに関する現在の文献において重要なギャップを埋める。 ほとんどのランダム化されたキャッシュ設計は競合ベースの攻撃のみを防御し、キャッシュ占有を考慮しない。 この結果から,ランダム化キャッシュ設計におけるキャッシュ占有側チャネルの検討の必要性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.018866935621045
• License:
• Abstract: Randomizing the address-to-set mapping and partitioning of the cache has been shown to be an effective mechanism in designing secured caches. Several designs have been proposed on a variety of rationales: (1) randomized design, (2) randomized-and-partitioned design, and (3) psuedo-fully associative design. This work fills in a crucial gap in current literature on randomized caches: currently most randomized cache designs defend only contention-based attacks, and leave out considerations of cache occupancy. We perform a systematic evaluation of 5 randomized cache designs- CEASER, CEASER-S, MIRAGE, Scatter-Cache, and Sass-cache against cache occupancy wrt. both performance as well as security. With respect to performance, we first establish that benchmarking strategies used by contemporary designs are unsuitable for a fair evaluation (because of differing cache configurations, choice of benchmarking suites, additional implementation-specific assumptions). We thus propose a uniform benchmarking strategy, which allows us to perform a fair and comparative analysis across all designs under various replacement policies. Likewise, with respect to security against cache occupancy attacks, we evaluate the cache designs against various threat assumptions: (1) covert channels, (2) process fingerprinting, and (3) AES key recovery (to the best of our knowledge, this work is the first to demonstrate full AES key recovery on a randomized cache design using cache occupancy attack). Our results establish the need to also consider cache occupancy side-channel in randomized cache design considerations.
• Abstract（参考訳）: キャッシュのアドレス-セットマッピングとパーティショニングのランダム化は、セキュアなキャッシュを設計する上で効果的なメカニズムであることが示されている。 ランダム化設計(ランダム化設計)、ランダム化・分割設計(ランダム化・分割設計)、および擬似連想設計(Psuedo-fully asociative design)である。 現在、ほとんどのランダム化されたキャッシュ設計は、競合ベースの攻撃のみを防御し、キャッシュ占有の考慮を残しています。 キャッシュ占有に対するCEASER, CEASER-S, MIRAGE, Scatter-Cache, Sass-cacheの5つのランダム化キャッシュ設計を体系的に評価する。 パフォーマンスも セキュリティも 性能に関して、私たちはまず、現代の設計で使われるベンチマーク戦略が公正な評価には適さないことを証明しました(キャッシュ構成の違い、ベンチマークスイートの選択、追加の実装固有の仮定のため)。 そこで我々は, 様々な代替政策の下で, 全設計に対して公平かつ比較的な分析を行うことのできる一様ベンチマーク戦略を提案する。 同様に、キャッシュ占有攻撃に対するセキュリティに関しては、(1)隠蔽チャネル、(2)プロセスフィンガープリント、(3)AESキーリカバリ(私たちの知る限りでは、キャッシュ占有攻撃を用いたランダム化されたキャッシュ設計に対する完全なAESキーリカバリ)といった様々な脅威前提に対してキャッシュ設計を評価する。 この結果から,ランダム化キャッシュ設計におけるキャッシュ占有側チャネルの検討の必要性が示唆された。

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