Ozone：面向现代微体系结构的零时序泄漏高效执行

程序执行期间的时间变化可能泄露敏感信息。由程序控制流和硬件资源竞争引起的时间变化已被用于窃取 AES 和 RSA 等密码实现中的加密密钥。目前已提出多种缓解基于时序的侧信道攻击的方法，包括缓存分区、控制流混淆以及在代码输出中注入时序噪声。尽管这些技术增加了基于时序的侧信道攻击的难度，但并未消除风险。已有技术要么过于特定，要么开销过大，且均残留原始时序侧信道，供后续攻击者尝试利用。在本工作中，我们表明，现有最先进的时序侧信道防护技术虽能限制但未能消除时序泄漏，在基于时序的侧信道攻击面前仍存在显著漏洞。为了提供完全抵御基于时序的侧信道攻击的手段，我们开发了 Ozone，这是首个面向现代微体系结构的零时序泄漏执行资源。Ozone 中的代码在一种特殊的硬件线程下执行，该线程在固定（且有限）的周期内独占单个核心的资源，且在此期间不可被中断。Ozone 线程执行期间的内存访问仅限于固定大小的无缓存暂存存储器，且所有 Ozone 线程均以已知的固定微体系结构状态开始执行。我们使用若干此前曾作为时序侧信道攻击目标的、安全敏感的内核对 Ozone 进行了评估，并表明 Ozone 在消除时序泄漏的同时具有极小的性能开销。