CacheSquash：使缓存具备预测感知能力

预测是实现高CPU性能的关键手段，但也导致了Spectre类攻击，这些攻击仍是需要在不产生显著性能开销的情况下缓解的重大挑战。这些攻击通常经历三个阶段：访问、传输和接收。它们通常利用缓存时序侧信道在传输和接收阶段发作：通过预测访问敏感数据（访问），改变缓存状态（传输），然后利用缓存时序攻击（如Flush+Reload）来提取密钥（接收）。我们的关键观察是，Spectre攻击仅要求传输指令执行并向缓存层次结构发送请求即可。它无需在检测到误预测（并清除错误预测的指令）之前完成，因为内存返回的数据到达缓存后仍会改变缓存状态。我们提出了一种新型缓解措施，CacheSquash，通过取消误预测的内存访问来实现。一旦发生清除，便向缓存层次结构发送取消请求，向下级传播，从而防止尚未收到响应的缓存发生状态更改。这最小化了缓存状态的变化，从而降低了Spectre攻击成功的可能性。我们在gem5上实现CacheSquash，并表明它能够有效阻止实际的Spectre攻击，几乎没有性能开销。