論文の概要: SxSSD: A Secure and Extensible Software-defined Solid State Drive
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.23365v1
- Date: Mon, 24 Aug 2026 15:14:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-25 13:29:44.165134
- Title: SxSSD: A Secure and Extensible Software-defined Solid State Drive
- Title（参考訳）: SxSSD: セキュアで拡張可能なソフトウェア定義のソリッドステートドライブ
- Abstract要約: ソリッドステートドライブ(SSD)はNANDフラッシュメモリ上に構築され、ブロックベースのストレージインターフェースを介してオペレーティングシステムに公開される。
本研究では,セキュアだがソフトウェア定義のSSD設計であるSxSSDを紹介した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.756407892709073
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Solid-state drives (SSDs) are built on NAND flash memory and expose it to the operating system through a block-based storage interface. As NAND flash has special read/write constraints due to its hardware nature, a translation between OS-level I/Os and raw flash memory I/Os is needed. This results in a flash translation layer (FTL) that creates a ``trusted computing base'' due to its physical isolation from the OS. Building on this trusted computing base, some security designs (e.g., data recovery from malware attacks) can ensure strong data security properties even if the OS is compromised. However, they mostly require modifying the FTL's firmware code, which is hard in practice because the traditional block-based FTL does not provide an interface to modify its internal functions. New flash storage interface designs, such as open-channel SSDs or zoned namespaces, have moved key FTL functions into the OS. These interfaces ease modification of FTL functions, at the cost of blurring the trusted boundary, as the FTL is no longer isolated from the OS. In this work, we have introduced SxSSD, a secure yet extensible software-defined SSD design. By decoupling internal policy definitions from primitive FTL mechanisms, we allow trusted applications to dynamically and securely define FTL policies and the exposed storage interface (achieving increased flexibility compared to open-channel and zoned namespaces SSDs). Most significantly, SxSSD retains the isolation of traditional FTL execution (achieving security similar to traditional block-based SSDs). We have identified and addressed key security challenges introduced under a compromised OS. In addition, we have implemented a prototype of SxSSD and evaluated its overhead with different FTL policies and storage interfaces. Experimental evaluation demonstrates that the overhead incurred by SxSSD is small compared to native FTL implementations.
- Abstract（参考訳）: ソリッドステートドライブ(SSD)はNANDフラッシュメモリ上に構築され、ブロックベースのストレージインターフェースを介してオペレーティングシステムに公開される。
NANDフラッシュはハードウェアの性質上特別な読み書き制限があるため、OSレベルのI/Oと生のフラッシュメモリI/Oとの変換が必要である。
この結果、フラッシュ変換層(FTL)は、OSから物理的に隔離されているため、'信頼されたコンピューティングベース'を生成する。
この信頼性の高いコンピューティングベースを基盤として、いくつかのセキュリティ設計(例えば、マルウェア攻撃によるデータリカバリ)は、OSが侵害されたとしても、強力なデータセキュリティ特性を確保することができる。
しかし、主にFTLのファームウェアコードを変更する必要があり、従来のブロックベースのFTLは内部機能を変更するインターフェースを提供していないため、実際は難しい。
オープンチャネルSSDやゾーンドネームスペースなどの新しいフラッシュストレージインタフェースは、主要なFTL機能をOSに移行した。
これらのインターフェースは、FTLがOSから分離されなくなったため、信頼された境界を曖昧にするコストでFTL関数の修正を容易にする。
本研究では,セキュアで拡張性のあるソフトウェア定義SSD設計であるSxSSDを紹介した。
プリミティブなFTLメカニズムから内部ポリシー定義を分離することにより、信頼されたアプリケーションがFTLポリシーと公開ストレージインターフェースを動的かつ安全に定義できるようになる(オープンチャネルやゾーンドネームスペースのSSDに比べて柔軟性が向上する)。
最も重要な点として、SxSSDは従来のFTL実行の分離を維持している(従来のブロックベースのSSDと同様のセキュリティを実現する)。
我々は、妥協されたOSの下で導入された重要なセキュリティ上の課題を特定し、対処しました。
さらに、我々はSxSSDのプロトタイプを実装し、そのオーバーヘッドを異なるFTLポリシーとストレージインタフェースで評価した。
実験により、SxSSDが生み出すオーバーヘッドはネイティブなFTL実装に比べて小さいことが示された。
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