IChannels：利用电流管理机制在现代处理器中构建隐蔽通道
分布式、并行与集群计算
2021-06-11 v2 硬件体系结构
密码学与安全
摘要
为了在不同功耗需求的工作负载下高效运行，现代处理器采用不同的电流管理机制，这些机制会在调整电压和频率以容纳指令流中高功耗指令 (PHI) 时短暂限制指令执行。这样做 1) 降低了典型工作负载中非 PHI 指令的功耗，2) 优化了系统电压调节器的成本与面积以适配常见用例，同时在执行 PHI 时限止电流消耗。然而，这些机制可能损害系统的机密性保证。具体而言，我们观察到，由 PHI 相关电流管理机制引起的限流机制的多级副作用，可被运行在 1) 同一硬件线程、2) 同址同步多线程 (SMT) 线程、以及 3) 不同物理核上的两个不同软件上下文（即发送方与接收方）所检测。基于这些关于电流管理机制的新观察，我们开发了一组新的隐蔽通道 IChannels，并在真实的现代 Intel 处理器（覆盖超过 70% 的整个客户端与服务器处理器市场）中予以演示。我们的分析表明，IChannels 提供的通道容量是现有最先进功耗管理隐蔽通道的 24 倍以上。我们利用通过对真实系统的严格表征所获得的见解，针对 IChannels 中的每种隐蔽通道提出了实用且有效的缓解措施。
引用
@article{arxiv.2106.05050,
title = {IChannels: Exploiting Current Management Mechanisms to Create Covert Channels in Modern Processors},
author = {Jawad Haj-Yahya and Jeremie S. Kim and A. Giray Yaglikci and Ivan Puddu and Lois Orosa and Juan Gómez Luna and Mohammed Alser and Onur Mutlu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.05050},
year = {2021}
}
备注
To appear in ISCA 2021