利用分支阴影推断 SGX 飞地内部的细粒度控制流
摘要
在本文中，我们探索了一种针对 Intel Software Guard Extension (SGX) 的全新且关键的侧信道攻击，称为分支阴影攻击，该攻击能够揭示在真实 SGX 硬件上运行的飞地程序的细粒度控制流（即每个分支）。该攻击的根本原因在于 Intel SGX 在从飞地模式切换到非飞地模式时不会清除分支历史，从而通过分支预测侧信道将细粒度痕迹留给了外部世界。然而，在实践中利用该信道并非易事，因为：1) 基于时间测量分支预测/误预测惩罚过于不精确，无法区分细粒度的控制流变化；2) 需要对飞地执行进行复杂的控制，以强制其执行到感兴趣的代码块。为了克服这些挑战，我们开发了两种新颖的利用技术：1) 基于 Intel PT 和 LBR 的历史推断技术；2) 基于 APIC 的技术，以细粒度方式控制飞地程序的执行。结果，我们通过攻破近期包括 ORAM 方案、Sanctum、SGX-Shield 和 T-SGX 在内的安全构造展示了我们的攻击。我们不仅限于攻击本身，还深入研究了基于硬件的解决方案（例如清除分支历史）的可行性，并提出了一种名为 Zigzagger 的基于软件的对策，以在实践中缓解分支阴影攻击。
引用
@article{arxiv.1611.06952,
title = {Inferring Fine-grained Control Flow Inside SGX Enclaves with Branch Shadowing},
author = {Sangho Lee and Ming-Wei Shih and Prasun Gera and Taesoo Kim and Hyesoon Kim and Marcus Peinado},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.06952},
year = {2017}
}
备注
A revised version of this paper will be presented at USENIX Security Symposium 2017. Please cite this paper as Sangho Lee, Ming-Wei Shih, Prasun Gera, Taesoo Kim, Hyesoon Kim, and Marcus Peinado, "Inferring Fine-grained Control Flow Inside SGX Enclaves with Branch Shadowing," in Proceedings of the 26th USENIX Security Symposium (Security), Vancouver, Canada, August 2017