論文の概要: MAARS: Multi-Rate Attack-Aware Randomized Scheduling for Securing Real-time Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.00341v1
• Date: Thu, 1 Aug 2024 07:25:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-04 21:25:51.900140
• Title: MAARS: Multi-Rate Attack-Aware Randomized Scheduling for Securing Real-time Systems
• Title（参考訳）: MAARS: リアルタイムシステムのセキュリティのためのマルチレートアタック対応ランダムスケジューリング
• Authors: Arkaprava Sain, Sunandan Adhikary, Ipsita Koley, Soumyajit Dey,
• Abstract要約: 現代のサイバー物理システム(CPS)は、通信ネットワークによって相互接続される多数の制御ユニットで構成されている。 安全クリティカルなタスクの多くは、その安全性とパフォーマンス分析に役立つ決定論的タイミング動作を保証するために、固定サンプリング期間で実行される。 敵は、安全クリティカルなタスクのこの決定論的行動を利用して、推論ベースの攻撃を起動することができる。 本稿では,このようなタイミング予測やスケジュールに基づく攻撃を防止し,最小限に抑え,制御ユニットを危険にさらすことを目的とする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.238622204691961
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Modern Cyber-Physical Systems (CPSs) consist of numerous control units interconnected by communication networks. Each control unit executes multiple safety-critical and non-critical tasks in real-time. Most of the safety-critical tasks are executed with a fixed sampling period to ensure deterministic timing behaviour that helps in its safety and performance analysis. However, adversaries can exploit this deterministic behaviour of safety-critical tasks to launch inference-based-based attacks on them. This paper aims to prevent and minimize the possibility of such timing inference or schedule-based attacks to compromise the control units. This is done by switching between strategically chosen execution rates of the safety-critical control tasks such that their performance remains unhampered. Thereafter, we present a novel schedule vulnerability analysis methodology to switch between valid schedules generated for these multiple periodicities of the control tasks in run time. Utilizing these strategies, we introduce a novel Multi-Rate Attack-Aware Randomized Scheduling (MAARS) framework for preemptive fixed-priority schedulers that minimize the success rate of timing-inference-based attacks on safety-critical real-time systems. To our knowledge, this is the first work to propose a schedule randomization method with attack awareness that preserves both the control and scheduling aspects. The efficacy of the framework in terms of attack prevention is finally evaluated on several automotive benchmarks in a Hardware-in-loop (HiL) environment.
• Abstract（参考訳）: 現代のサイバー物理システム(CPS)は、通信ネットワークによって相互接続される多数の制御ユニットで構成されている。 各制御ユニットは、複数の安全クリティカルかつ非クリティカルなタスクをリアルタイムで実行する。 安全クリティカルなタスクの多くは、その安全性とパフォーマンス分析に役立つ決定論的タイミング動作を保証するために、固定サンプリング期間で実行される。 しかし、敵は安全クリティカルなタスクのこの決定論的行動を利用して、推論ベースの攻撃を起動することができる。 本稿では,このようなタイミング予測やスケジュールに基づく攻撃を防止し,最小限に抑え,制御ユニットを危険にさらすことを目的とする。 これは、安全クリティカルな制御タスクの戦略的に選択された実行率を切り替えて、パフォーマンスを損なわないようにする。 その後、制御タスクの複数の周期性に対して発生する有効なスケジュールを、実行時に切り替える新しいスケジュール脆弱性解析手法を提案する。 これらの戦略を利用することで、安全クリティカルなリアルタイムシステムに対するタイミング推論に基づく攻撃の成功率を最小限に抑える、プリエンプティブな固定優先度スケジューラのための新しいマルチレートアタック・アウェア・ランダム化スケジューリング(MAARS)フレームワークを導入する。 我々の知る限りでは、制御面とスケジューリング面の両方を保持するアタック意識を持つスケジュールランダム化手法を提案するのはこれが初めてである。 ハードウェア・イン・ループ(HiL)環境におけるいくつかの自動車ベンチマークにおいて,攻撃防止の観点からフレームワークの有効性を評価する。

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