論文の概要: A Scheduling-Aware Defense Against Prefetching-Based Side-Channel Attacks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.00452v1
- Date: Tue, 1 Oct 2024 07:12:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-05 05:27:01.814600
- Title: A Scheduling-Aware Defense Against Prefetching-Based Side-Channel Attacks
- Title（参考訳）: プレフェッチ方式のサイドチャネル攻撃に対するスケジューリング・アウェア・ディフェンス
- Authors: Till Schlüter, Nils Ole Tippenhauer,
- Abstract要約: プリフェッチと呼ばれるメモリの投機的ロードは、現実世界のCPUでは一般的である。
プリフェッチは、RSA、AES、ECDH実装で使用されるキーなど、プロセス分離やリークシークレットをバイパスするために利用することができる。
我々はx86_64とARMプロセッサに対する対策を実装した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.896693436047137
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Modern computer processors use microarchitectural optimization mechanisms to improve performance. As a downside, such optimizations are prone to introducing side-channel vulnerabilities. Speculative loading of memory, called prefetching, is common in real-world CPUs and may cause such side-channel vulnerabilities: Prior work has shown that it can be exploited to bypass process isolation and leak secrets, such as keys used in RSA, AES, and ECDH implementations. However, to this date, no effective and efficient countermeasure has been presented that secures software on systems with affected prefetchers. In this work, we answer the question: How can a process defend against prefetch-based side channels? We first systematize prefetching-based side-channel vulnerabilities presented in academic literature so far. Next, we design and implement PreFence, a scheduling-aware defense against these side channels that allows processes to disable the prefetcher temporarily during security-critical operations. We implement our countermeasure for an x86_64 and an ARM processor; it can be adapted to any platform that allows to disable the prefetcher. We evaluate our defense and find that our solution reliably stops prefetch leakage. Our countermeasure causes negligible performance impact while no security-relevant code is executed, and its worst case performance is comparable to completely turning off the prefetcher. The expected average performance impact depends on the security-relevant code in the application and can be negligible as we demonstrate with a simple web server application. We expect our countermeasure could widely be integrated in commodity OS, and even be extended to signal generally security-relevant code to the kernel to allow coordinated application of countermeasures.
- Abstract（参考訳）: 現代のコンピュータプロセッサは、マイクロアーキテクチャ最適化機構を使用して性能を改善する。
欠点として、このような最適化はサイドチャネルの脆弱性を導入する傾向にある。
プリフェッチと呼ばれるメモリの投機的ロードは、現実世界のCPUで一般的であり、そのようなサイドチャネルの脆弱性を引き起こす可能性がある。
しかし、この日までに、影響のあるプリフェッチシステム上でソフトウェアをセキュアにするための効果的で効率的な対策は提示されていない。
プロセスがプレフェッチベースのサイドチャネルに対してどのように防御できるのか?
これまでに学術文献で提示されているプリフェッチ方式のサイドチャネル脆弱性を最初に体系化する。
次に、これらのサイドチャネルに対するスケジューリング対応の防御であるPreFenceを設計し、実装する。
我々は、x86_64とARMプロセッサの対策を実装しており、プレフィッシャーを無効にできる任意のプラットフォームに適用することができる。
我々は防衛を評価し、我々の解決策が事前の漏れを確実に止めていることに気付く。
我々の対策は、セキュリティ関連のコードが実行されない間に、無視可能なパフォーマンスへの影響を引き起こします。
期待される平均的なパフォーマンスへの影響は、アプリケーションのセキュリティ関連コードに依存します。
当社の対策はコモディティOSに広く組み込まれ、カーネルにセキュリティ関連コードを表示するよう拡張して、対策の協調的な適用を可能にすることさえ期待しています。
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