論文の概要: SpecCFA: Enhancing Control Flow Attestation/Auditing via Application-Aware Sub-Path Speculation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.18403v1
- Date: Fri, 27 Sep 2024 02:39:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-06 06:31:22.318216
- Title: SpecCFA: Enhancing Control Flow Attestation/Auditing via Application-Aware Sub-Path Speculation
- Title（参考訳）: SpecCFA: アプリケーション対応サブパス推測による制御フロー検査/監査の強化
- Authors: Adam Caulfield, Liam Tyler, Ivan De Oliveira Nunes,
- Abstract要約: CFAにおける動的サブパス推測のためのアプローチであるSpecCFAを提案する。
SpecCFAはリソース制約のMCUにとって重要なストレージ/パフォーマンスコストを大幅に削減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.210224116507288
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: At the edge of modern cyber-physical systems, Micro-Controller Units (MCUs) are responsible for safety-critical sensing/actuation. However, MCU cost constraints rule out the usual security mechanisms of general-purpose computers. Thus, various low-cost security architectures have been proposed to remotely verify MCU software integrity. Control Flow Attestation (CFA) enables a Verifier (Vrf) to remotely assess the run-time behavior of a prover MCU (Prv), generating an authenticated trace of all of Prv control flow transfers (CFLog). Further, Control Flow Auditing architectures augment CFA by guaranteeing the delivery of evidence to Vrf. Unfortunately, a limitation of existing CFA lies in the cost to store and transmit CFLog, as even simple MCU software may generate large traces. Given these issues, prior work has proposed static (context-insensitive) optimizations. However, they do not support configurable program-specific optimizations. In this work, we note that programs may produce unique predictable control flow sub-paths and argue that program-specific predictability can be leveraged to dynamically optimize CFA while retaining all security guarantees. Therefore, we propose SpecCFA: an approach for dynamic sub-path speculation in CFA. SpecCFA allows Vrf to securely speculate on likely control flow sub-paths for each attested program. At run-time, when a sub-path in CFLog matches a pre-defined speculation, the entire sub-path is replaced by a reserved symbol. SpecCFA can speculate on multiple variable-length control flow sub-paths simultaneously. We implement SpecCFA atop two open-source control flow auditing architectures: one based on a custom hardware design and one based on a commodity Trusted Execution Environment (ARM TrustZone-M). In both cases, SpecCFA significantly lowers storage/performance costs that are critical to resource-constrained MCUs.
- Abstract（参考訳）: 現代のサイバー物理システムの最先端では、マイクロコントローラユニット(MCU)が安全にクリティカルな検知/作動を担っている。
しかし、MCUのコスト制約は汎用コンピュータの通常のセキュリティメカニズムを除外する。
したがって、MCUソフトウェアの完全性を検証するために、様々な低コストのセキュリティアーキテクチャが提案されている。
制御フロー検証(CFA)により、検証器(Vrf)は証明器MCU(Prv)の動作を遠隔で評価し、全てのPrv制御フロー転送(CFLog)の認証されたトレースを生成する。
さらに、制御フロー監査アーキテクチャは、証拠のVrfへの配信を保証することにより、CFAを増大させる。
残念ながら、既存のCFAの制限はCFLogの保存と送信のコストにかかっている。
これらの問題から、事前の作業では静的な(コンテキストに敏感な)最適化が提案されている。
ただし、設定可能なプログラム固有の最適化はサポートしていない。
本研究では,プログラムが予測可能な制御フローサブパスを生成できる可能性に留意し,プログラム固有の予測可能性を利用して,すべてのセキュリティ保証を維持しつつ,CFAを動的に最適化することができることを論じる。
そこで本研究では,CFAにおける動的サブパス推測手法であるSpecCFAを提案する。
SpecCFAは、Vrfがテスト済みプログラムごとに制御フローのサブパスを安全に推測することを可能にする。
実行時に、CFLogのサブパスが事前に定義された憶測と一致した場合、サブパス全体が予約されたシンボルに置き換えられる。
SpecCFAは複数の可変長制御フローサブパスを同時に推測することができる。
我々は,2つのオープンソース制御フロー監査アーキテクチャ上にSpecCFAを実装した。1つはカスタムハードウェア設計に基づくもので,もう1つはコモディティのTrusted Execution Environment (ARM TrustZone-M)に基づくものである。
どちらの場合も、SpecCFAはリソース制約のMCUにとって重要なストレージ/パフォーマンスコストを大幅に削減する。
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