論文の概要: HOACS: Homomorphic Obfuscation Assisted Concealing of Secrets to Thwart Trojan Attacks in COTS Processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.09701v1
- Date: Thu, 15 Feb 2024 04:33:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 11:19:24.044777
- Title: HOACS: Homomorphic Obfuscation Assisted Concealing of Secrets to Thwart Trojan Attacks in COTS Processor
- Title（参考訳）: HOACS:COTSプロセッサにおけるトロイの木馬攻撃に対する秘密の収集を支援する同型難読化
- Authors: Tanvir Hossain, Matthew Showers, Mahmudul Hasan, Tamzidul Hoque,
- Abstract要約: ハードウェアトロイの木馬に対する秘密資産の機密性を確保するためのソフトウェア指向の対策を提案する。
提案したソリューションは、サプライチェーンエンティティを信頼する必要はなく、IC設計の分析や修正を必要としない。
我々は,AES(Advanced Encryption Standard)プログラムで秘密鍵を保護するために提案手法を実装し,詳細なセキュリティ分析を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6874745415692134
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Commercial-off-the-shelf (COTS) components are often preferred over custom Integrated Circuits (ICs) to achieve reduced system development time and cost, easy adoption of new technologies, and replaceability. Unfortunately, the integration of COTS components introduces serious security concerns. None of the entities in the COTS IC supply chain are trusted from a consumer's perspective, leading to a ''zero trust'' threat model. Any of these entities could introduce hidden malicious circuits or hardware Trojans within the component, allowing an attacker in the field to extract secret information (e.g., cryptographic keys) or cause a functional failure. Existing solutions to counter hardware Trojans are inapplicable in such a zero-trust scenario as they assume either the design house or the foundry to be trusted and consider the design to be available for either analysis or modification. In this work, we have proposed a software-oriented countermeasure to ensure the confidentiality of secret assets against hardware Trojans that can be seamlessly integrated in existing COTS microprocessors. The proposed solution does not require any supply chain entity to be trusted and does not require analysis or modification of the IC design. To protect secret assets in an untrusted microprocessor, the proposed method leverages the concept of residue number coding (RNC) to transform the software functions operating on the asset to be fully homomorphic. We have implemented the proposed solution to protect the secret key within the Advanced Encryption Standard (AES) program and presented a detailed security analysis. We also have developed a plugin for the LLVM compiler toolchain that automatically integrates the solution in AES. Finally, we compare the execution time overhead of the operations in the RNC-based technique with comparable homomorphic solutions and demonstrate significant improvement.
- Abstract（参考訳）: 商用オフ・ザ・シェルフ(COTS)コンポーネントは、システム開発時間とコストの削減、新しい技術の導入の容易化、代替可能性を達成するために、カスタム集積回路(IC)よりも好まれる。
残念ながら、COTSコンポーネントの統合は深刻なセキュリティ上の懸念をもたらす。
COTS ICサプライチェーンのエンティティはいずれもコンシューマの観点から信頼されておらず、'ゼロ信頼'の脅威モデルにつながります。
これらのエンティティのどれでも、コンポーネント内に隠された悪意のある回路やハードウェアのTrojanを導入して、フィールドの攻撃者が秘密情報(暗号鍵など)を抽出したり、機能不全を引き起こしたりすることができる。
既存のハードウェアであるトロイの木馬は、デザインハウスかファウントリーが信頼されていると仮定し、分析や修正に利用できる設計とみなすため、ゼロトラストのシナリオでは適用できない。
本研究では,既存のCOTSマイクロプロセッサにシームレスに統合可能なハードウェアトロイの木馬に対して,秘密資産の機密性を確保するためのソフトウェア指向対策を提案する。
提案したソリューションは、サプライチェーンエンティティを信頼する必要はなく、IC設計の分析や修正を必要としない。
非信頼マイクロプロセッサにおけるシークレットアセットを保護するため,提案手法は残余数符号化(RNC)の概念を利用して,アセット上で動作するソフトウェア機能を完全同型に変換する。
我々は,AES(Advanced Encryption Standard)プログラムで秘密鍵を保護するために提案手法を実装し,詳細なセキュリティ分析を行った。
また、AESに自動的にソリューションを統合するLLVMコンパイラツールチェーン用のプラグインも開発しました。
最後に, RNC法における演算の実行時間オーバーヘッドと同相解との比較を行い, 大幅な改善を示した。
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