CToMP：一种面向无人系统的周期任务内存保护方案
密码学与安全
2023-09-15 v1
摘要
内存破坏攻击（MCAs）是指系统入侵者修改内存位置内容以扰乱计算系统正常运行的恶意行为，会导致敏感数据泄露或正在进行的过程受扰。与通用系统不同，无人系统受尺寸、成本与性能限制，无法部署完整的安全保护方案。无人系统中的 MCAs 尤其难以防御。此外，MCAs 在无人系统中具有多样且不可预测的攻击接口，严重影响数字与物理领域。本文首先对所发现的当前无人系统中的 MCAs 进行归纳、建模与分类，为设计可移植的通用防御方法奠定基础。依据不同攻击机制，我们发现 MCAs 主要分为两类——return2libc 与 return2shellcode。为应对 return2libc 攻击，我们用周期对无人系统的异常运行建模，进而提出一种面向周期任务的内存保护（CToMP）方法以保护控制流免受篡改。为防御 return2shellcode 攻击，我们利用内存池引入具有随机化内存地址的安全进程栈，以防止 Shellcode 被执行。此外，我们讨论了 CToMP 抵抗 ROP 攻击（return2libc 攻击的一种新变体）的机制。最后，我们在搭载 Ardupilot 与 Crazyflie 的 CUAV V5+ 上实现了 CToMP。评估与安全分析结果表明，所提 CToMP 方法能以低占用与系统开销抵御无人系统中的各类 MCAs。
引用
@article{arxiv.2309.05978,
title = {CToMP: A Cycle-task-oriented Memory Protection Scheme for Unmanned Systems},
author = {Chengyan Ma and Ning Xi and Di Lu and Yebo Feng and Jianfeng Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.05978},
year = {2023}
}
备注
This paper has been accepted by SCIENCE CHINA Information Sciences