論文の概要: Abusing Processor Exception for General Binary Instrumentation on Bare-metal Embedded Devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.16532v2
- Date: Wed, 24 Apr 2024 03:59:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-26 23:17:45.030328
- Title: Abusing Processor Exception for General Binary Instrumentation on Bare-metal Embedded Devices
- Title（参考訳）: ベアメタル埋込デバイスにおける汎用バイナリ機器のアブユージングプロセッサ例外
- Authors: Shipei Qu, Xiaolin Zhang, Chi Zhang, Dawu Gu,
- Abstract要約: PIFER (Practical Instrumenting Framework for Embedded fiRmware) は、組み込みベアメタルファームウェアに対して、汎用的できめ細かな静的バイナリーインスツルメンテーションを可能にする。
本稿では,修正後のファームウェアの正しい実行を保証するための命令翻訳方式を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.520387655426521
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Analyzing the security of closed-source drivers and libraries in embedded systems holds significant importance, given their fundamental role in the supply chain. Unlike x86, embedded platforms lack comprehensive binary manipulating tools, making it difficult for researchers and developers to effectively detect and patch security issues in such closed-source components. Existing works either depend on full-fledged operating system features or suffer from tedious corner cases, restricting their application to bare-metal firmware prevalent in embedded environments. In this paper, we present PIFER (Practical Instrumenting Framework for Embedded fiRmware) that enables general and fine-grained static binary instrumentation for embedded bare-metal firmware. By abusing the built-in hardware exception-handling mechanism of the embedded processors, PIFER can perform instrumentation on arbitrary target addresses. Additionally, We propose an instruction translation-based scheme to guarantee the correct execution of the original firmware after patching. We evaluate PIFER against real-world, complex firmware, including Zephyr RTOS, CoreMark benchmark, and a close-sourced commercial product. The results indicate that PIFER correctly instrumented 98.9% of the instructions. Further, a comprehensive performance evaluation was conducted, demonstrating the practicality and efficiency of our work.
- Abstract（参考訳）: 組込みシステムにおけるクローズドソースドライバとライブラリのセキュリティの分析は、サプライチェーンにおけるその基本的な役割を考えると、非常に重要である。
x86とは異なり、組み込みプラットフォームには包括的なバイナリ操作ツールがないため、研究者や開発者がそのようなクローズドソースコンポーネントのセキュリティ問題を効果的に検出しパッチするのは難しい。
既存の作業は、本格的なオペレーティングシステム機能に依存するか、面倒なコーナーケースに悩まされ、組み込み環境で普及しているベアメタルファームウェアにアプリケーションを制限している。
本稿では,埋め込まれたベアメタルファームウェアに対して,汎用的できめ細かな静的バイナリ・インスツルメンテーションを可能にするPIFER(Practical Instrumenting Framework for Embedded fiRmware)を提案する。
組み込みプロセッサのハードウェア例外処理機構を悪用することにより、PIFERは任意のターゲットアドレスに対してインスツルメンテーションを行うことができる。
さらに,修正後のファームウェアの正しい実行を保証するための命令翻訳方式を提案する。
我々は、Zephyr RTOS、CoreMarkベンチマーク、およびクローズソースの商用製品を含む、現実世界の複雑なファームウェアに対してPIFERを評価した。
結果は、PIFERが98.9%の指示を正しく測定したことを示している。
さらに,本研究の実用性と効率性を示す総合的な性能評価を行った。
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