HOACS：辅助隐蔽的同态加密以遏制 COTS 处理器中的 Trojan 攻击
密码学与安全
2024-02-16 v1
摘要
商用-off-the-shelf（COTS）组件因开发周期缩短、成本降低、易于采用新技术以及可替换性等优势，往往被优先选择于定制集成电路（IC）。然而，COTS 组件的集成引入了严重的安全隐患。从消费者角度来看，COTS IC 供应链中的任何实体都不可信，导致出现“零信任”威胁模型。这些实体中的任何一个都可能在组件中植入隐藏的恶意电路或硬件 Trojan，从而允许攻击者在现场提取机密信息（如加密密钥）或导致功能失效。现有解决方案在此零信任场景下不可用，因为它们假设设计方或晶圆厂是可信的，并考虑设计可用于分析或修改。本文提出了一种软件层面的反措施，用于确保在硬件 Trojan 可无缝集成于现有 COTS 微处理器的前提下，保护机密资产的机密性。该方案无需信任任何供应链实体，也无需对 IC 设计进行分析或修改。为保护不受信任微处理器中的机密资产，本方法利用残差数编码（RNC）的概念，将作用于待保护资产的软件函数转换为全同态加密形式。我们实现了该方案用于保护高级加密标准（AES）程序中的密钥，并提供了详细的安全分析。我们还开发了一个集成于 LLVM 编译器链的插件，自动将该方案集成到 AES 中。最后，我们比较了基于 RNC 技术的操作执行时间开销与其他同态解决方案的性能，显著性地展示了改进。
引用
@article{arxiv.2402.09701,
title = {HOACS: Homomorphic Obfuscation Assisted Concealing of Secrets to Thwart Trojan Attacks in COTS Processor},
author = {Tanvir Hossain and Matthew Showers and Mahmudul Hasan and Tamzidul Hoque},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.09701},
year = {2024}
}