論文の概要: LightSLH: Provable and Low-Overhead Spectre v1 Mitigation through Targeted Instruction Hardening

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.16220v1
• Date: Thu, 29 Aug 2024 02:31:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-30 15:15:25.361661
• Title: LightSLH: Provable and Low-Overhead Spectre v1 Mitigation through Targeted Instruction Hardening
• Title（参考訳）: LightSLH: 目標命令硬化によるプロビブル・ローオーバーヘッドスペクトルv1緩和
• Authors: Yiming Zhu, Wenchao Huang, Yan Xiong,
• Abstract要約: 我々は、Spectre脆弱性の脅威にさらされている場合にのみ、このオーバーヘッドを軽減するためのLightSLHを提案する。 LightSLHは抽象解釈に基づくプログラム解析技術を活用し、Spectreの脆弱性につながる可能性のあるすべての命令を特定し、証明可能な保護を提供する。 我々は、LightSLHのセキュリティ保証を実証し、OpenSSLの暗号化アルゴリズム実装の性能を評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.99532960317865
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Several software mitigations have been proposed to defend against Spectre vulnerabilities. However, these countermeasures often suffer from high performance overhead, largely due to unnecessary protections. We propose LightSLH, designed to mitigate this overhead by hardening instructions only when they are under threat from Spectre vulnerabilities. LightSLH leverages program analysis techniques based on abstract interpretation to identify all instructions that could potentially lead to Spectre vulnerabilities and provides provable protection. To enhance analysis efficiency and precision, LightSLH employs novel taint and value domains. The taint domain enables bit-level taint tracking, while the value domain allows LightSLH to analyze complex program structures such as pointers and structures. Furthermore, LightSLH uses a two-stage abstract interpretation approach to circumvent potential analysis paralysis issues. We demonstrate the security guarantees of LightSLH and evaluate its performance on cryptographic algorithm implementations from OpenSSL. LightSLH significantly reduces the overhead associated with speculative-load-hardening techniques. Our results show that LightSLH introduces no protection and thus no overhead on 4 out of the 7 studied algorithms, which contrasts with existing countermeasures that introduce additional overhead due to unnecessary hardening. Additionally, LightSLH performs, for the first time, a rigorous analysis of the security guarantees of RSA against Spectre v1, highlighting that the memory access patterns generated by the scatter-gather algorithm depend on secrets, even for observers at the cache line granularity, necessitating protection for such accesses.
• Abstract（参考訳）: Spectreの脆弱性を防御するために、いくつかのソフトウェア対策が提案されている。 しかしながら、これらの対策は、多くの場合、不要な保護のために、高いパフォーマンスのオーバーヘッドに悩まされる。 本稿では,Spectre脆弱性の脅威にさらされている場合にのみ,このオーバーヘッドを軽減するためのLightSLHを提案する。 LightSLHは抽象解釈に基づくプログラム解析技術を活用し、Spectreの脆弱性につながる可能性のあるすべての命令を特定し、証明可能な保護を提供する。 解析効率と精度を高めるため、LightSLHは新規なテイントとバリュードメインを採用している。 taintドメインはビットレベルのtaintトラッキングを可能にし、ValueドメインはLightSLHがポインタや構造のような複雑なプログラム構造を解析できる。 さらに、LightSLHは2段階の抽象的解釈手法を用いて、潜在的な分析パラシス問題を回避している。 我々は、LightSLHのセキュリティ保証を実証し、OpenSSLの暗号化アルゴリズム実装の性能を評価する。 LightSLHは投機的負荷硬化技術に関連するオーバーヘッドを著しく削減する。 以上の結果から,LightSLHは保護を伴わず,かつ7つの研究アルゴリズムのうち4つのオーバーヘッドを伴わないことが明らかとなった。 さらに、LightSLHは、Spectre v1に対するRSAのセキュリティ保証を厳格に分析し、キャッシュラインの粒度のオブザーバであっても、散乱ガザアルゴリズムによって生成されたメモリアクセスパターンがシークレットに依存することを強調した。

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