面向 Arm CCA 的 NanoZone：可扩展、高效且安全的内存保护
密码学与安全
2025-06-10 v1
摘要
Arm 保密计算架构 (CCA) 当前仅以整个保密虚拟机 (CVM) 的粒度进行隔离，无法缓解 Heartbleed 等内部 VM 内的漏洞。现有最佳方案将隔离粒度细化至进程级别，但仍无法阻止在同一进程内的攻击，而现有内部信任域方案要么速度慢，要么与 CVM 风格的隔离不兼容。我们将 CCA 扩展为三层区域模型，在单个进程内部生成任意数量的轻量级隔离域，并将其防御来自内核空间的攻击。为防止 domain-switch 被滥用，我们还添加了一个快速的用户级代码指针完整性 (CPI) 机制。我们开发了两个原型：一个基于 Arm 官方模拟器的功能版本，用于验证其对抗进程内和内核空间攻击的能力；一个基于 Arm 开发板的性能版本，用于评估会话密钥隔离、内存键值保护和非易失性存储数据隔离。NanoZone 仅引入约 20% 的性能开销，同时在无细粒度隔离的系统中保持 95% 的吞吐量。
引用
@article{arxiv.2506.07034,
title = {NanoZone: Scalable, Efficient, and Secure Memory Protection for Arm CCA},
author = {Shiqi Liu and Yongpeng Gao and Mingyang Zhang and Jie Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.07034},
year = {2025}
}