論文の概要: SecDMP: Provably Secure Data Memory-Dependent Prefetching (Extended Version)

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.37454v1
• Date: Tue, 27 Oct 2026 15:55:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-28 21:04:31.683537
• Title: SecDMP: Provably Secure Data Memory-Dependent Prefetching (Extended Version)
• Title（参考訳）: SecDMP: おそらくセキュアなデータメモリ依存のPrefetching(拡張バージョン)
• Abstract要約: データメモリ依存プリフェッチ(DMP)は、最近主流のデスクトップおよびサーバCPUで導入されたマイクロアーキテクチャ最適化である。 DMPは、Spectre攻撃に対して強化された一定時間コードであっても、シークレットのサイドチャネルリークを可能にすることが示されている。 本稿では,セキュアで効率的なハードウェアベースの防御システムSecDMPを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.86307584027243
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Data memory-dependent prefetchers (DMPs) are a microarchitectural optimization recently introduced in mainstream desktop and server CPUs. Although DMPs offer performance improvements, they have been shown to enable side-channel leakage of secrets, even from constant-time code that has been hardened against Spectre attacks. Unfortunately, existing defenses either incur significant performance overhead or, as we show, fail to prevent all DMP leakage. In this work, we address this gap by designing a defense that is both secure and efficient. First, we propose a classification of DMP leakage, categorize existing and novel attacks, and analyze which leakage classes are mitigated by existing defenses. We validate this analysis empirically by implementing the first open-source DMPs on a RISC-V processor, showing that the only existing defense that aims to preserve DMP performance fails to protect against entire leakage classes. Next, we propose SecDMP, a provably secure and efficient hardware-based defense. SecDMP requires secrets to be marked in memory and ensures that DMPs never encode these secrets in the microarchitecture---without compromising performance for public data. We formally prove that SecDMP introduces no leakage beyond a baseline semantics without DMPs. Notably, when combined with speculative-execution defenses, SecDMP restores complete microarchitectural security for constant-time code. Finally, our empirical evaluation shows that SecDMP prevents all DMP leakage while incurring minimal performance overhead and hardware cost.
• Abstract（参考訳）: データメモリ依存プリフェッチ(DMP)は、最近主流のデスクトップおよびサーバCPUで導入されたマイクロアーキテクチャ最適化である。 DMPはパフォーマンス改善を提供するが、Spectre攻撃に対して強化された定時コードであっても、シークレットのサイドチャネルリークを可能にすることが示されている。 残念ながら、既存のディフェンスは大幅なパフォーマンス上のオーバーヘッドを発生させるか、あるいは私たちが示すように、すべてのDMPリークを防止できないかのどちらかです。 本研究では,安全かつ効率的な防衛を設計することで,このギャップに対処する。 まず,DMP漏洩を分類し,既存および新規攻撃を分類し,既存の防御によってどの漏洩クラスが軽減されているかを分析する。 RISC-Vプロセッサ上での最初のオープンソースDMPを実装し,DMP性能の維持を目的とした既存の防御が,漏洩クラス全体の保護に失敗していることを示し,本解析を実証的に検証した。 次に,SecDMPを提案する。 SecDMPはシークレットをメモリにマークし、DMPがこれらのシークレットをマイクロアーキテクチャにエンコードしないことを保証する。 SecDMPは,DMPを含まないベースラインセマンティクス以外には漏れがないことを正式に証明する。 特に、投機的実行防御と組み合わせると、SecDMPは定時コードの完全なマイクロアーキテクチャセキュリティを復元する。 最後に、実証評価の結果、SecDMPは全てのDMPリークを防ぎながら、性能上のオーバーヘッドとハードウェアコストを最小限に抑えていることがわかった。

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