論文の概要: SILK: Closing the Time-of-Check-to-Time-of-Use Gap in RoT-Protected AI Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.26402v2
• Date: Tue, 01 Sep 2026 16:43:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-02 16:31:35.520143
• Title: SILK: Closing the Time-of-Check-to-Time-of-Use Gap in RoT-Protected AI Systems
• Title（参考訳）: SILK: RoT-Protected AIシステムにおけるタイム・オブ・クリック・トゥ・タイム・オブ・ユースギャップのクローズ
• Abstract要約: SILK(Streaming Inline Lightweight Keying)は、最終的な事前計算境界における重みストリームを検証する、その場での整合性メカニズムである。 軽量ストリーミングチェッカーは、認証タグを分離せずにこれらのチェックを再計算し、コミットゲーティングを使用して、未検証の重み付けが計算エンジンに到達するのを防ぐ。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.082233332885939
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Root-of-trust (RoT) authentication verifies a DNN model at load time, but weights may subsequently traverse DRAM, DMA, interconnect, and prefetch paths before reaching the compute engine. Post-verification tampering along this path can therefore alter the weights actually consumed while leaving the authenticated model image unchanged, creating a time-of-check-to-time-of-use (TOCTOU) integrity gap. We present SILK (Streaming Inline Lightweight Keying), an in-place integrity mechanism that verifies the weight stream at the final pre-compute boundary. SILK repurposes quantized-weight LSBs as secret-keyed integrity bits and chains dependencies across weight bytes, so a local modification perturbs multiple integrity checks. A lightweight streaming checker recomputes these checks without separate authentication tags and uses commit gating to prevent unverified weights from reaching computation. Under a secure pseudorandom function (PRF), the forgery probability decreases exponentially with the number of affected checks, and measured miss rates closely track the analytical bound. SILK detects every stream-modifying instance in our functional attack suite. For INT8, it limits quality loss to at most 0.76 pp across evaluated CNNs and 0.17 perplexity across eight LLMs, while INT4 and MXFP4 provide a configurable security-quality tradeoff through check sparsity. On a Xilinx ZCU102, the synthesized reference pipelined implementation sustains 756 MB/s at only 1.00% of the equivalent area cost of a Caliptra 2.x RoT, while a configuration with a conservative per-attempt forgery bound of 2^-128 still sustains 678 MB/s at 6.15% of the RoT cost.
• Abstract（参考訳）: Root-of-trust(RoT)認証は負荷時にDNNモデルを検証するが、重み付けはその後、計算エンジンに到達する前にDRAM、DMA、相互接続、プリフェッチパスを横切ることがある。 この経路に沿った検証後の改ざんは、認証済みのモデルイメージをそのまま残しながら実際に消費される重量を変化させることができ、TOCTOU(Time-of-time-of-use)の整合性ギャップを生じさせる。 本稿では,SILK(Streaming Inline Lightweight Keying)について述べる。 SILKは、量子化重み付けLSBを秘密鍵整合ビットとして再利用し、重み付けバイトをまたいだチェーン依存性を持つので、局所的な修正は複数の整合性チェックを妨害する。 軽量ストリーミングチェッカーは、認証タグを分離せずにこれらのチェックを再計算し、コミットゲーティングを使用して、未検証の重み付けが計算に到達するのを防ぐ。 安全な擬似ランダム関数(PRF)の下では、影響されたチェック数に応じて偽確率は指数関数的に減少し、測定されたミスレートは分析的境界を密に追跡する。 SILKは、機能的なアタックスイート内のすべてのストリーム修正インスタンスを検出します。 INT8では、評価されたCNNで0.76pp、8 LLMで0.17perplexityに品質損失を制限し、またINT4とMXFP4はチェック間隔を通じて設定可能なセキュリティ品質トレードオフを提供する。 Xilinx ZCU102では、合成された参照パイプライン実装は、Caliptra 2.x RoTの同等の面積コストの1.00%で756MB/sを保ち、保守的な2^-128の対流フォージェリバウンドを持つ構成は、RoTの6.15%で678MB/sを保っている。

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