論文の概要: FRESCO: Complete and Scalable Temporal Safety for CHERI Application Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.26353v1
- Date: Wed, 26 Aug 2026 19:36:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-28 16:30:58.16524
- Title: FRESCO: Complete and Scalable Temporal Safety for CHERI Application Processors
- Title（参考訳）: FRESCO: CHERIアプリケーションプロセッサの完全かつスケーラブルな一時安全
- Abstract要約: CHERIはハードウェアで強化されたメモリ安全性を提供する。
事前の作業はヒープの時間的安全性によって拡張されるが、スタックの使用-アフター-リターンは未修正のままである。
スタック能力はそれを作ったフレームを超越してはならないという原則に基づいて構築されたFRESCOを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.51942378693278
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: CHERI provides hardware-enforced spatial memory safety. While prior work extends it with heap temporal safety, stack use-after-return remains unaddressed. Existing defenses fall short: compiler analysis reliably catches only references that escape as function return values, while dynamic sanitizers impose overheads that preclude production deployment. We present FRESCO, built on the principle that a stack capability must not outlive the frame that created it. FRESCO "colors" the stack pointer with per-invocation provenance identifiers; every capability derived from it inherits that lifetime and is hardware-invalidated the moment the function exits, regardless of how or where it escaped. Because stack frames retire orders of magnitude more frequently than heap allocations, FRESCO manages the resulting color pressure through: 1) Color Saver, a static capability-aware escape analysis that confines coloring to functions needing it, and whose core algorithm we mechanically verify in Rocq, and 2) capability-color segmentation, which partitions memory into disjoint segments, each with an independent color namespace. Color segmentation lets stack and heap temporal safety coexist on one system, making FRESCO the first hardware/software co-design to provide complete and scalable temporal safety for CHERI application processors. We realize FRESCO on the CHERI-RISC-V QEMU full-system emulator and the out-of-order CHERI-Toooba FPGA softcore, with software support in the CHERI-enabled Clang/LLVM compiler and CheriBSD OS. FRESCO systematically prevents use-after-return, use-after-free, and double-free across the NIST Juliet Test Suite and CVEs, with only a small run-time overhead in SPEC CPU (4% g.m.), SQLite, and PostgreSQL (10-14%).
- Abstract（参考訳）: CHERIはハードウェアで強化された空間記憶の安全性を提供する。
事前の作業はヒープの時間的安全性によって拡張されるが、スタックの使用-アフター-リターンは未修正のままである。
コンパイラ分析はファンクションリターン値としてエスケープする参照のみを確実にキャッチし、動的サニタイザは本番デプロイメントを妨げるオーバーヘッドを課す。
スタック能力はそれを作ったフレームを超越してはならないという原則に基づいて構築されたFRESCOを提案する。
FRESCOはスタックポインタを呼び出しごとの証明識別子で "カラー化" する; そこから派生したすべての機能は、その寿命を継承し、どのように、どこに逃げようが、関数が終了する瞬間にハードウェアに無効化される。
スタックフレームはヒープ割り当てよりも桁違いの頻度でリタイアするため、FRESCOは以下の結果のカラープレッシャーを管理します。
1)Color Saverは静的な機能認識型エスケープ解析で、必要な関数に色を限定し、Rocqでそのコアアルゴリズムを機械的に検証する。
2) メモリを分離したセグメントに分割する機能カラーセグメンテーション。
カラーセグメンテーションはスタックとヒープの時間的安全性をひとつのシステムで共存させ、CHERIアプリケーションプロセッサの完全かつスケーラブルな時間的安全性を提供するハードウェア/ソフトウェアの共同設計となった。
我々は、CHERI-RISC-V QEMUフルシステムエミュレータとCHERI-Toooba FPGAソフトコア上のFRESCOを実現し、CHERI対応のClang/LLVMコンパイラとCheriBSD OSでソフトウェアをサポートする。
FRESCOは、SPEC CPU (4% g.m.)、SQLite、PostgreSQL (10-14%) において、NIST Juliet Test Suite と CVE 全体で使用後リターン、使用後フリー、ダブルフリーを体系的に防止している。
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