全随机指针
密码学与安全
2025-05-27 v2 编程语言
摘要
对于使用 C 和 C++ 等低级编程语言编写的程序，内存错误仍然是一个关键问题。人们已经提出了许多不同的内存错误防御措施，每种措施在开销、兼容性和攻击抵抗力方面都有不同的权衡。一些防御措施具有高度兼容性，但仅提供最低限度的保护，并且很容易被有知识的攻击者绕过。另一方面，能力系统提供了非常强大（不可伪造）的保护，但需要与现有系统不兼容的新颖软件和硬件实现。挑战在于实现非常强大的保护和高兼容性。在本文中，我们提出了全随机指针（Fully Randomized Pointers, FRP）作为一种强大的内存错误防御措施，同时保持与现有二进制软件的兼容性。FRP 背后的关键思想是设计一种新的指针编码方案，允许对大多数指针位进行完全随机化，使得即使是暴力攻击也变得不切实际。我们设计的 FRP 编码具有以下特点：(1) 与现有二进制代码兼容（无需重新编译）；(2) 与底层对象布局解耦。FRP 的原型实现为：(i) 一个软件实现（BlueFat），用于测试安全性和兼容性；(ii) 一个概念验证硬件实现（GreenFat），用于评估性能。我们表明 FRP 在二进制级别是安全、实用且兼容的，而我们的硬件实现实现了低性能开销（< 4%）。
引用
@article{arxiv.2405.12513,
title = {Fully Randomized Pointers},
author = {Sai Dhawal Phaye and Gregory J. Duck and Roland H. C. Yap and Trevor E. Carlson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.12513},
year = {2025}
}
备注
15 pages, 3 figures, International Symposium on Memory Management (ISMM) 2025