KeyVisor：一种具有硬件强制使用策略的保护密钥句柄的轻量级ISA扩展
密码学与安全
2024-10-03 v1 硬件体系结构
摘要
加密密钥的机密性对于通信、文件加密和外包计算等保护方案的安全性至关重要。除了密码分析攻击外，攻击者还可以通过软件漏洞或侧信道从内存中窃取密钥，从而例如篡改机密或冒充密钥所有者。因此，现有的防御措施要么将密钥保护在专用设备或隔离内存中，要么仅以加密形式存储。然而，这些设计往往在性能、访问控制或可部署性方面做出不利的权衡。在本文中，我们提出了KeyVisor，一种轻量级的ISA扩展，将加密密钥的处理安全地卸载到CPU。KeyVisor提供了CPU指令，使应用程序能够请求受保护的密钥句柄，并对其执行AEAD密码操作。底层密钥仅对KeyVisor可见，因此永远不会泄露到内存。KeyVisor直接集成在CPU中，可实现快速的密码操作和硬件强制的密钥使用策略，例如密钥仅可用于解密/加密、具有有限生命周期或与特定进程绑定。此外，特权软件（如TEE的监视器固件）可以撤销密钥或将密钥绑定到特定进程或TEE。我们在基于Rocket Chip的RISC-V上实现了KeyVisor，评估了其性能，并演示了实际用例，包括键值数据库、汽车功能许可和只读网络中间盒。
引用
@article{arxiv.2410.01777,
title = {KeyVisor -- A Lightweight ISA Extension for Protected Key Handles with CPU-enforced Usage Policies},
author = {Fabian Schwarz and Jan Philipp Thoma and Christian Rossow and Tim Güneysu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.01777},
year = {2024}
}
备注
preprint