論文の概要: KeyVisor -- A Lightweight ISA Extension for Protected Key Handles with CPU-enforced Usage Policies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.01777v1
- Date: Wed, 2 Oct 2024 17:31:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-04 15:24:18.996749
- Title: KeyVisor -- A Lightweight ISA Extension for Protected Key Handles with CPU-enforced Usage Policies
- Title（参考訳）: KeyVisor - CPU強化された使用ポリシーによる保護されたキーハンドルのための軽量ISA拡張
- Authors: Fabian Schwarz, Jan Philipp Thoma, Christian Rossow, Tim Güneysu,
- Abstract要約: KeyVisorは軽量のISA拡張で、暗号化キーの処理をCPUに安全にオフロードする。
KeyVisorの直接CPU統合は、高速な暗号操作とハードウェア強化されたキー使用制限を可能にする。
Rocket ChipをベースとしてKeyVisor for RISC-Vを実装し,その性能を評価し,実世界のユースケースを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.965650810784703
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The confidentiality of cryptographic keys is essential for the security of protection schemes used for communication, file encryption, and outsourced computation. Beyond cryptanalytic attacks, adversaries can steal keys from memory via software exploits or side channels, enabling them to, e.g., tamper with secrets or impersonate key owners. Therefore, existing defenses protect keys in dedicated devices or isolated memory, or store them only in encrypted form. However, these designs often provide unfavorable tradeoffs, sacrificing performance, fine-grained access control, or deployability. In this paper, we present KeyVisor, a lightweight ISA extension that securely offloads the handling of cryptographic keys to the CPU. KeyVisor provides CPU instructions that enable applications to request protected key handles and perform AEAD cipher operations on them. The underlying keys are accessible only by KeyVisor, and thus never leak to memory. KeyVisor's direct CPU integration enables fast crypto operations and hardware-enforced key usage restrictions, e.g., keys usable only for de-/encryption, with a limited lifetime, or with a process binding. Furthermore, privileged software, e.g., the monitor firmware of TEEs, can revoke keys or bind them to a specific process/TEE. We implement KeyVisor for RISC-V based on Rocket Chip, evaluate its performance, and demonstrate real-world use cases, including key-value databases, automotive feature licensing, and a read-only network middlebox.
- Abstract（参考訳）: 暗号化鍵の機密性は、通信、ファイル暗号化、アウトソース計算に使用される保護スキームのセキュリティに不可欠である。
暗号解読攻撃以外にも、敵はソフトウェアエクスプロイトやサイドチャネルを通じて、メモリからキーを盗み、シークレットを改ざんしたり、キー所有者を偽装したりすることができる。
したがって、既存のディフェンスは専用のデバイスや孤立したメモリのキーを保護し、暗号化された形式でのみ保存する。
しかし、これらの設計は、しばしば好ましくないトレードオフ、パフォーマンスの犠牲、きめ細かいアクセス制御、デプロイ可能性を提供する。
本稿では,暗号鍵の処理をCPUに安全にオフロードする軽量ISA拡張であるKeyVisorを提案する。
KeyVisorは、アプリケーションが保護されたキーハンドルをリクエストし、それら上でAEAD暗号操作を実行できるようにするCPU命令を提供する。
基礎となるキーはKeyVisorでのみアクセスでき、そのためメモリにリークすることはない。
KeyVisorの直接CPU統合は、高速な暗号操作とハードウェアで強化された鍵使用制限を可能にする。
さらに、TEEの監視ファームウェアである特権ソフトウェアは、キーを無効にしたり、特定のプロセス/TEEにバインドしたりすることができる。
Rocket Chipに基づくRISC-V用のKeyVisorを実装し、その性能を評価し、キーバリューデータベース、自動車機能ライセンス、読み取り専用ネットワークミドルボックスなどの実世界のユースケースを実証する。
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