論文の概要: Type-Directed, Secure-by-Construction Enclave Partitioning for LLVM

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.02048v1
• Date: Wed, 02 Sep 2026 03:25:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-03 17:53:18.039364
• Title: Type-Directed, Secure-by-Construction Enclave Partitioning for LLVM
• Title（参考訳）: LLVMのタイプ指向・セキュア・コンストラクション・エンクレーブ分割
• Abstract要約: 我々は,LLVM IRをベースとして,低レベルの攻撃者に対するセキュリティを強制する新しいパーミッシブ型システムを備えた,難解な電卓であるSIRを定式化した。 次に、任意の非エンクレーブメモリを観測できる強力な攻撃者に対する非干渉を強制するエンクレーブ対応計算であるSIRENに拡張する。 第3に、セキュアなエンクレーブ認識プログラムを自動生成する型駆動型保存コンパイルをSIRからSIRENに開発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.869928033942254
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Trusted Execution Environments (TEEs) provide hardware-supported isolation through enclaves that protect code and data independently of software abstractions. However, TEEs alone cannot enforce information-flow security. This problem is further aggravated in LLVM-like low-level languages that allow unrestricted pointer manipulation and unstructured control flow. Moreover, using TEEs effectively typically requires manually partitioning applications into enclave and non-enclave components, a process that is labor-intensive, error-prone, and lacks fine-grained control. We address these challenges with a three-step approach. First, we formalize SIR, an enclave-oblivious calculus based on LLVM IR, equipped with a novel permissive type system that enforces security against low-level attackers. To obtain meaningful guarantees, SIR combines information-flow control with security-aware coarse-grained memory safety. Second, we extend SIR to SIREN, an enclave-aware calculus that enforces noninterference against stronger attackers capable of observing arbitrary non-enclave memory. Third, we develop a type-driven, type-preserving compilation from SIR to SIREN that automatically produces secure enclave-aware programs, eliminating manual partitioning while providing fine-grained control over host-enclave boundaries. We implement and evaluate SPLITR on thirteen microbenchmarks and real-world workloads, including applications from SGXGauge, on Intel SGX hardware. SPLITR scales to OpenSSL (425,953 LLVM IR instructions) and supports multiple objectives that expose trade-offs among enclave TCB size, host-enclave transitions, and boundary data movement. For OpenSSL, optimizing for transitions reduces them from 393 to 187. Runtime overhead is dominated by fixed enclave costs for short-running workloads, whereas long-running applications better amortize these costs and approach native performance.
• Abstract（参考訳）: Trusted Execution Environments (TEE) は、ソフトウェア抽象化とは独立してコードとデータを保護するエンクレーブを通じて、ハードウェアによる隔離を提供する。 しかし、TEEだけでは情報フローのセキュリティを強制することはできない。 この問題は、制約のないポインタ操作と非構造化制御フローを可能にするLLVMのような低レベル言語でさらに増大している。 さらに、TEEの使用には、通常、手動でアプリケーションをエンクレーブや非エンクレーブのコンポーネントに分割する必要があります。 これらの課題に3段階のアプローチで対処します。 まず,LLVM IRをベースとしたエンクレーブな電卓であるSIRを,低レベルの攻撃者に対するセキュリティを強制する新しいパーミッシブ型システムを備える。 有意義な保証を得るために、SIRは情報フロー制御とセキュリティ対応の粗粒度メモリの安全性を組み合わせる。 次に、任意の非エンクレーブメモリを観測できる強力な攻撃者に対する非干渉を強制するエンクレーブ対応計算であるSIRENに拡張する。 第3に、SIRからSIRENへの型駆動型保存コンパイルを開発し、セキュアなエンクレーブ認識プログラムを自動生成し、手動パーティショニングをなくし、ホスト-エンクレーブ境界のきめ細かい制御を提供する。 我々は、SGXGaugeのアプリケーションを含む13のマイクロベンチマークおよび実世界のワークロード上で、Intel SGXハードウェア上でSPLITRを実装し、評価する。 SPLITRはOpenSSL(425,953 LLVM IR命令)にスケールし、エンクレーブTCBサイズ、ホスト-エンクレーブ遷移、バウンダリデータ移動間のトレードオフを公開する複数の目的をサポートする。 OpenSSLでは、トランジションの最適化により、393から187に削減される。 実行時のオーバーヘッドは、短期的なワークロードの固定エンクレーブコストに支配されている。

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