論文の概要: Libra: Architectural Support For Principled, Secure And Efficient Balanced Execution On High-End Processors (Extended Version)
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.03743v1
- Date: Thu, 5 Sep 2024 17:56:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-06 19:33:34.827894
- Title: Libra: Architectural Support For Principled, Secure And Efficient Balanced Execution On High-End Processors (Extended Version)
- Title（参考訳）: Libra: 原則的でセキュアで効率的なハイエンドプロセッサ上でのバランスの取れた実行(拡張バージョン)のためのアーキテクチャサポート
- Authors: Hans Winderix, Marton Bognar, Lesly-Ann Daniel, Frank Piessens,
- Abstract要約: 制御フローリーク(CFL)攻撃は、攻撃者がサイドチャネルの観測を通して、被害者プログラムの制御フロー決定を公開することを可能にする。
線形化はCFL攻撃に対する唯一の効果的な対策であると広く信じられている。
我々は、ハイエンドプロセッサ上でCFLを効率的に処理するための汎用的で原則化されたハードウェア・ソフトウェア・コーデックであるLibraを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.404954747748523
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Control-flow leakage (CFL) attacks enable an attacker to expose control-flow decisions of a victim program via side-channel observations. Linearization (i.e., elimination) of secret-dependent control flow is the main countermeasure against these attacks, yet it comes at a non-negligible cost. Conversely, balancing secret-dependent branches often incurs a smaller overhead, but is notoriously insecure on high-end processors. Hence, linearization has been widely believed to be the only effective countermeasure against CFL attacks. In this paper, we challenge this belief and investigate an unexplored alternative: how to securely balance secret-dependent branches on higher-end processors? We propose Libra, a generic and principled hardware-software codesign to efficiently address CFL on high-end processors. We perform a systematic classification of hardware primitives leaking control flow from the literature, and provide guidelines to handle them with our design. Importantly, Libra enables secure control-flow balancing without the need to disable performance-critical hardware such as the instruction cache and the prefetcher. We formalize the semantics of Libra and propose a code transformation algorithm for securing programs, which we prove correct and secure. Finally, we implement and evaluate Libra on an out-of-order RISC-V processor, showing performance overhead on par with insecure balanced code, and outperforming state-of-the-art linearized code by 19.3%.
- Abstract（参考訳）: 制御フローリーク(CFL)攻撃は、攻撃者がサイドチャネルの観測を通して、被害者プログラムの制御フロー決定を公開することを可能にする。
シークレット依存制御フローの線形化(すなわち除去)は、これらの攻撃に対する主要な対策であるが、無視できないコストが伴う。
逆に、秘密依存のブランチのバランシングはオーバーヘッドを小さくすることが多いが、ハイエンドプロセッサでは安全でないことが知られている。
したがって、線形化はCFL攻撃に対する唯一の効果的な対策であると広く信じられている。
本稿では,この信念に異議を唱え,探索されていない代替案として,ハイエンドプロセッサ上の秘密依存ブランチをセキュアにバランスさせる方法について検討する。
我々は、ハイエンドプロセッサ上でCFLを効率的に処理するための汎用的で原則化されたハードウェア・ソフトウェア・コーデックであるLibraを提案する。
文献から制御フローをリークするハードウェアプリミティブを体系的に分類し、設計でそれらを処理するためのガイドラインを提供する。
重要な点として、Libraは命令キャッシュやプレフィッシャーのようなパフォーマンスクリティカルなハードウェアを無効にすることなく、セキュアな制御フローバランシングを可能にする。
我々は,Libraのセマンティクスを形式化し,プログラムをセキュアにするためのコード変換アルゴリズムを提案する。
最後に, RISC-Vプロセッサ上でのLibraの実装と評価を行い, 安全性の低いバランスの取れたコードと同等の性能上のオーバーヘッドを示し, 最先端の線形化コードを19.3%向上させた。
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