論文の概要: Pre-cache: A Microarchitectural Solution to prevent Meltdown and Spectre

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.17726v1
• Date: Fri, 21 Nov 2025 19:23:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-25 18:34:24.381669
• Title: Pre-cache: A Microarchitectural Solution to prevent Meltdown and Spectre
• Title（参考訳）: Pre-cache: メルトダウンとスペクターを防ぐマイクロアーキテクチャソリューション
• Authors: Subhash Sethumurugan, Hari Cherupalli, Kangjie Lu, John Sartori,
• Abstract要約: これらの攻撃はMeltdownとSpectreと呼ばれ、現代のマイクロプロセッサのパフォーマンス向上機能による副作用を悪用している。 我々は、攻撃によって悪用された脆弱性に対処する、Meltdown and Spectreのためのマイクロアーキテクチャベースのソリューションを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.493645076520082
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Recent work has shown that out-of-order and speculative execution mechanisms used to increase performance in the majority of processors expose the processors to critical attacks. These attacks, called Meltdown and Spectre, exploit the side effects of performance-enhancing features in modern microprocessors to expose secret data through side channels in the microarchitecture. The well known implementations of these attacks exploit cache-based side channels since they are the least noisy channels to exfiltrate data. While some software patches attempted to mitigate these attacks, they are ad-hoc and only try to fix the side effects of the vulnerabilites. They may also impose a performance overhead of up to 30%. In this paper, we present a microarchitecture-based solution for Meltdown and Spectre that addresses the vulnerabilities exploited by the attacks. Our solution prevents flushed instructions from exposing data to the cache. Our approach can also be extended to other memory structures in the microarchitecture thereby preventing variants of the attacks which exploit these memory structures. We further identify two new variant attacks based on exploiting the side effects of speculative and out-of-order execution and show how our solution can be used to prevent these attacks. Evaluation results show that our microarchitectural solution not only restores secure out-of-order and speculative execution, but also has relatively low overhead and does not significantly impact performance for most applications.
• Abstract（参考訳）: 最近の研究で、ほとんどのプロセッサの性能向上に使用される順序外および投機的実行機構が、プロセッサを重大な攻撃に晒すことが示されている。 これらの攻撃はMeltdownとSpectreと呼ばれ、現代のマイクロプロセッサのパフォーマンス向上機能による副作用を利用して、マイクロアーキテクチャのサイドチャネルを通じて秘密データを公開している。 これらの攻撃のよく知られた実装は、キャッシュベースのサイドチャネルを悪用している。 いくつかのソフトウェアパッチはこれらの攻撃を緩和しようとしたが、それらはアドホックであり、ヴァルネラビライトの副作用を修正しようとしただけである。 また、最大30%のパフォーマンスオーバーヘッドを課すこともできる。 本稿では,攻撃によって悪用された脆弱性に対処する,メルトダウンとスペクターのためのマイクロアーキテクチャベースのソリューションを提案する。 私たちのソリューションは、フラッシュされた命令がキャッシュにデータを公開するのを防ぐ。 我々の手法はマイクロアーキテクチャの他のメモリ構造にも拡張できるため、これらのメモリ構造を利用する攻撃の変種を防ぐことができる。 さらに、投機的および外的実行の副作用を利用した2つの新たな変種攻撃を特定し、これらの攻撃を防止するために我々のソリューションをどのように利用できるかを示す。 評価の結果,我々のマイクロアーキテクチャーソリューションは,セキュアなアウトオブオーダと投機的実行を復元するだけでなく,オーバーヘッドも比較的低く,ほとんどのアプリケーションの性能に大きく影響しないことがわかった。

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