论替换策略对随机化缓存架构安全性的影响
密码学与安全
2023-12-12 v1
摘要
将地址到缓存条目的映射随机化已被证明是一种有效的技术，可以强化缓存以抵御基于竞争的缓存攻击，如Prime+Prome。虽然攻击和防御仍在不断发展，但很明显，随机化缓存显著提高了对此类攻击的安全性。然而，大多数随机化缓存架构分析中缺失的一个方面是替换策略的选择。通常，只有随机替换策略和LRU替换策略被研究。然而，由于巨大的硬件开销，LRU不适用于随机化缓存，而随机替换策略从性能和安全性角度来看并不理想。在本文中，我们探索了用于随机化缓存的替换策略。我们开发了两种新的替换策略，并评估了总共五种替换策略在抵御Prime+Prune+Probe攻击者方面的安全性。此外，我们分析了替换策略对系统性能的影响，并量化了引入的硬件开销。我们使用自定义缓存模拟器、gem5和CV32E40P RISC-V内核，在软件和硬件中实现了具有可配置替换策略的随机化缓存。其中，我们展示了使用我们的新策略VARP-64构建驱逐集所需的缓存访问次数比使用随机替换策略多25倍以上，同时还提高了整体性能。
引用
@article{arxiv.2312.06235,
title = {On The Effect of Replacement Policies on The Security of Randomized Cache Architectures},
author = {Moritz Peters and Nicolas Gaudin and Jan Philipp Thoma and Vianney Lapôtre and Pascal Cotret and Guy Gogniat and Tim Güneysu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.06235},
year = {2023}
}