論文の概要: QuanShield: Protecting against Side-Channels Attacks using Self-Destructing Enclaves
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.11796v1
- Date: Tue, 19 Dec 2023 02:11:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-18 11:47:54.989657
- Title: QuanShield: Protecting against Side-Channels Attacks using Self-Destructing Enclaves
- Title（参考訳）: QuanShield: 自己破壊エンクレーブによるサイドチェネル攻撃に対する防御
- Authors: Shujie Cui, Haohua Li, Yuanhong Li, Zhi Zhang, Lluís Vilanova, Peter Pietzuch,
- Abstract要約: 本研究では,エンクレーブの実行を中断するサイドチャネル攻撃からエンクレーブを保護するシステムであるQuanShieldを提案する。
QuanShieldは、割り込みが発生するとエンクレーブが終了するエンクレーブを実行する専用のCPUコア上に割り込み不要環境を生成する。
評価の結果,QuanShieldは事実上のオーバーヘッドで割り込み攻撃の限界を著しく高めることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.852855468869516
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Trusted Execution Environments (TEEs) allow user processes to create enclaves that protect security-sensitive computation against access from the OS kernel and the hypervisor. Recent work has shown that TEEs are vulnerable to side-channel attacks that allow an adversary to learn secrets shielded in enclaves. The majority of such attacks trigger exceptions or interrupts to trace the control or data flow of enclave execution. We propose QuanShield, a system that protects enclaves from side-channel attacks that interrupt enclave execution. The main idea behind QuanShield is to strengthen resource isolation by creating an interrupt-free environment on a dedicated CPU core for running enclaves in which enclaves terminate when interrupts occur. QuanShield avoids interrupts by exploiting the tickless scheduling mode supported by recent OS kernels. QuanShield then uses the save area (SA) of the enclave, which is used by the hardware to support interrupt handling, as a second stack. Through an LLVM-based compiler pass, QuanShield modifies enclave instructions to store/load memory references, such as function frame base addresses, to/from the SA. When an interrupt occurs, the hardware overwrites the data in the SA with CPU state, thus ensuring that enclave execution fails. Our evaluation shows that QuanShield significantly raises the bar for interrupt-based attacks with practical overhead.
- Abstract（参考訳）: Trusted Execution Environments (TEE) は、OSカーネルとハイパーバイザからのアクセスに対してセキュリティに敏感な計算を保護するエンクレーブを作成することができる。
近年の研究では、TEEは、敵がエンクレーブに隠された秘密を学べるサイドチャネル攻撃に弱いことが示されている。
このような攻撃の大部分は、エンクレーブ実行の制御やデータフローを追跡するために例外や割り込みをトリガーする。
本研究では,エンクレーブの実行を中断するサイドチャネル攻撃からエンクレーブを保護するシステムであるQuanShieldを提案する。
QuanShieldの主な考え方は、割り込みが発生した時にエンクレーブが終了するエンクレーブを実行する専用CPUコア上に割り込み不要環境を作成することによって、リソース分離を強化することである。
QuanShieldは、最近のOSカーネルでサポートされているティッカーレススケジューリングモードを利用して割り込みを避ける。
QuanShieldは次に、ハードウェアが割り込み処理をサポートするために使用するエンクレーブの保存領域(SA)を第2スタックとして使用する。
LLVMベースのコンパイラパスを通じて、QuarnShieldはEnclave命令を変更して、関数フレームベースのアドレスなどのメモリ参照をSAへ/から保存/ロードする。
割り込みが発生した場合、ハードウェアはSA内のデータをCPU状態に上書きし、エンクレーブ実行が失敗することを保証する。
評価の結果,QuanShieldは事実上のオーバーヘッドで割り込み攻撃の限界を著しく高めることがわかった。
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