論文の概要: TitanCFI: Toward Enforcing Control-Flow Integrity in the Root-of-Trust
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.02567v1
- Date: Thu, 4 Jan 2024 22:58:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-18 10:39:12.013174
- Title: TitanCFI: Toward Enforcing Control-Flow Integrity in the Root-of-Trust
- Title（参考訳）: TitanCFI:Root-of-Trustにおける制御-フローの整合性向上に向けて
- Authors: Emanuele Parisi, Alberto Musa, Simone Manoni, Maicol Ciani, Davide Rossi, Francesco Barchi, Andrea Bartolini, Andrea Acquaviva,
- Abstract要約: TitanCFIは保護されたコアのコミットステージを変更して、制御フロー命令をRoTにストリームする。
カスタムIPの設計やコンパイルツールチェーンの変更を避ける。
RoTのタンパー保護ストレージと暗号アクセラレータを利用してメタデータをセキュアにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.444373990868152
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Modern RISC-V platforms control and monitor security-critical systems such as industrial controllers and autonomous vehicles. While these platforms feature a Root-of-Trust (RoT) to store authentication secrets and enable secure boot technologies, they often lack Control-Flow Integrity (CFI) enforcement and are vulnerable to cyber-attacks which divert the control flow of an application to trigger malicious behaviours. Recent techniques to enforce CFI in RISC-V systems include ISA modifications or custom hardware IPs, all requiring ad-hoc binary toolchains or design of CFI primitives in hardware. This paper proposes TitanCFI, a novel approach to enforce CFI in the RoT. TitanCFI modifies the commit stage of the protected core to stream control flow instructions to the RoT and it integrates the CFI enforcement policy in the RoT firmware. Our approach enables maximum reuse of the hardware resource present in the System-on-Chip (SoC), and it avoids the design of custom IPs and the modification of the compilation toolchain, while exploiting the RoT tamper-proof storage and cryptographic accelerators to secure CFI metadata. We implemented the proposed architecture on a modern RISC-V SoC along with a return address protection policy in the RoT, and benchmarked area and runtime overhead. Experimental results show that TitanCFI achieves overhead comparable to SoA hardware CFI solutions for most benchmarks, with lower area overhead, resulting in 1% of additional area occupation.
- Abstract（参考訳）: 現代のRISC-Vプラットフォームは、産業用制御装置や自動運転車のようなセキュリティクリティカルなシステムを制御し、監視している。
これらのプラットフォームは、認証シークレットを格納し、セキュアなブート技術を可能にするRoT(Root-of-Trust)を備えているが、制御フロー統合(CFI)の執行に欠けることが多く、悪意のある動作をトリガーするアプリケーションの制御フローを分散させるサイバー攻撃に脆弱である。
RISC-VシステムでCFIを強制する最近の技術としては、ISA修正やカスタムハードウェアIP、アドホックなバイナリツールチェーン、ハードウェアにおけるCFIプリミティブの設計などがある。
本稿では,RoTにCFIを強制する新しいアプローチであるTitanCFIを提案する。
TitanCFIは、保護されたコアのコミットステージを変更して、制御フロー命令をRoTにストリームし、CFI執行ポリシーをRoTファームウェアに統合する。
提案手法は,System-on-Chip (SoC) に存在するハードウェアリソースの最大再利用を可能にするとともに,カスタムIPの設計やコンパイルツールチェーンの変更を回避し,RoTのタンパー保護ストレージと暗号アクセラレータを利用してCFIメタデータの保護を行う。
提案アーキテクチャを現代のRISC-V SoC上に実装し、RoTの戻りアドレス保護ポリシーとベンチマークされた領域とランタイムオーバーヘッドを実装した。
実験の結果、TitanCFIはほとんどのベンチマークでSoAハードウェアCFIソリューションに匹敵するオーバヘッドを実現し、オーバヘッドが低くなり、1%のオーバヘッドが付加された。
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