BliMe：基于硬件强制污点追踪的可验证安全外包计算
密码学与安全
2023-12-01 v8
摘要
外包计算在当今被广泛使用。然而，当前用于在外包计算中保护客户端数据的方法存在不足：使用全同态加密等密码学技术会带来巨大开销，而使用硬件辅助的可信执行环境已被证明易受运行时和侧信道攻击。我们提出盲化内存（BliMe），一种实现高效且安全外包计算的架构。BliMe 由一组新颖且极简的指令集架构（ISA）扩展组成，其实现一种污点追踪策略，即使在服务器存在漏洞的情况下也能确保客户端数据的机密性。为保障外包计算安全，BliMe 扩展可与可证明的固定功能硬件安全模块（HSM）以及提供原子解密并污点化、加密并去污点化操作的加密引擎协同使用。客户端依赖与 HSM 的远程证明和密钥协商，以确保其数据能够安全传输至加密引擎及从中传出，并且在服务器端时始终受 BliMe 污点追踪策略保护。我们提供了基于 BOOM RISC-V 核心的 RTL 实现 BliMe-BOOM。BliMe-BOOM 相较于未修改的 BOOM 无需降低时钟频率，且具备极小的功耗（<1.5%）和 FPGA 资源（≤9.0%）开销。BliMe 的多种实现仅带来中等程度的性能开销（8–25%）。我们还提供了带 BliMe 扩展的简化模型 ISA 的机器检查安全证明。
引用
@article{arxiv.2204.09649,
title = {BliMe: Verifiably Secure Outsourced Computation with Hardware-Enforced Taint Tracking},
author = {Hossam ElAtali and Lachlan J. Gunn and Hans Liljestrand and N. Asokan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.09649},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication at the Network and Distributed System Security (NDSS) Symposium 2024