論文の概要: Code Polymorphism Meets Code Encryption: Confidentiality and Side-Channel Protection of Software Components
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.07327v1
- Date: Wed, 11 Oct 2023 09:16:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-19 02:42:56.296824
- Title: Code Polymorphism Meets Code Encryption: Confidentiality and Side-Channel Protection of Software Components
- Title（参考訳）: コードのポリモーフィズムとコードの暗号化: 信頼性とソフトウェアコンポーネントのサイドチャネル保護
- Authors: Lionel Morel, Damien Couroussé, Thomas Hiscock,
- Abstract要約: PolEnは、サイドチャネル攻撃を効果的に軽減するために、対策を組み合わせるツールチェーンとプロセッサアーキテクチャである。
コード暗号化はプロセッサ拡張によってサポートされ、マシン命令はCPU内でのみ復号化される。
プログラムの可観測環境を定期的に変更し、攻撃者が予測できないようにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this paper, we consider that, in practice, attack scenarios involving side-channel analysis combine two successive phases:an analysis phase, targeting the extraction of information about the target and the identification of possible vulnerabilities;and an exploitation phase, applying attack techniques on candidate vulnerabilities. We advocate that protections need to coverthese two phases in order to be effective against real-life attacks. We present PolEn, a toolchain and a processor architecturethat combine countermeasures in order to provide an effective mitigation of side-channel attacks: as a countermeasure againstthe analysis phase, our approach considers the use of code encryption; as a countermeasure against the exploitation phase,our approach considers the use of code polymorphism, because it relies on runtime code generation, and its combinationwith code encryption is particularly challenging. Code encryption is supported by a processor extension such that machineinstructions are only decrypted inside the CPU, which effectively prevents reverse engineering or any extraction of usefulinformation from memory dumps. Code polymorphism is implemented by software means. It regularly changes the observablebehaviour of the program, making it unpredictable for an attacker, hence reducing the possibility to exploit side-channelleakages. We present a prototype implementation, based on the RISC-V Spike simulator and a modified LLVM toolchain. Inour experimental evaluation, we illustrate that PolEn effectively reduces side-channel leakages. For the protected functionsevaluated, static memory use increases by a factor of 5 to 22, corresponding to the joint application of code encryption andcode polymorphism. The overhead, in terms of execution time, ranges between a factor of 1.8 and 4.6.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、実際には、標的に関する情報の抽出と潜在的な脆弱性の特定を目的とした分析フェーズと、攻撃手法を候補脆弱性に適用するエクスプロイトフェーズの2つの連続的なフェーズを、サイドチャネル分析を含む攻撃シナリオが組み合わされていることを考察する。
我々は、現実の攻撃に対して有効となるためには、保護が2つのフェーズをカバーする必要があることを主張する。
分析フェーズに対する対策として,コード暗号化の利用を検討するとともに,コード生成に依存しているため,コードポリモルフィズムの利用を考慮し,コード暗号化と組み合わせることが特に困難である。
コード暗号化はプロセッサ拡張によってサポートされ、マシン命令はCPU内でのみ復号化され、リバースエンジニアリングやメモリダンプからの有用な情報抽出が効果的に防止される。
コード多型はソフトウェアによって実装される。
プログラムの観測可能な振る舞いを定期的に変更し、攻撃者が予測できないようにすることで、サイドチャネルリアケージを悪用する可能性を減らす。
RISC-V Spikeシミュレータと修正LLVMツールチェーンに基づくプロトタイプ実装を提案する。
実験的評価では、Polyenはサイドチャネルリークを効果的に低減する。
保護された機能を評価するため、静的メモリの使用量は、コード暗号化とコード多型の共同適用に対応する5から22に増加する。
実行時間のオーバーヘッドは1.8から4.6の範囲である。
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