PCG：利用预取缓解基于冲突的缓存侧信道攻击
密码学与安全
2024-05-07 v1 硬件体系结构
摘要
为了防御基于冲突的缓存侧信道攻击，提出了缓存分区或重映射技术，以防止不同安全域之间的集合冲突或混淆此类冲突的位置。但此类技术使缓存设计复杂化，并可能导致显著的性能损失。因此，已有轻量级的基于预取的方案被提出，以引入噪声来混淆攻击者的观察。然而，我们通过实验验证，仅依靠预取引入噪声是不够的，因为攻击者仍然可以可靠地区分受害者的缓存访问。本文提出了一种新的基于预取的方案，称为PCG。它结合了添加与受害者无关的缓存占用变化和减少与受害者相关的缓存占用变化，通过生成嘈杂且无法区分的缓存访问模式来干扰攻击者。此外，PCG可以独立工作，也可以无缝集成到大多数常用的预取器中。我们在gem5和开源RISC-V核心BOOMv3中实现并评估了PCG。评估结果表明，PCG具有优于现有解决方案的鲁棒安全性，同时不会导致显著的性能下降。根据基于SPEC CPU 2017基准套件的评估，PCG甚至显示出约1.64%的平均性能提升。此外，它在硬件资源消耗上仅产生1.26%的开销。
引用
@article{arxiv.2405.03217,
title = {PCG: Mitigating Conflict-based Cache Side-channel Attacks with Prefetching},
author = {Fang Jiang and Fei Tong and Hongyu Wang and Xiaoyu Cheng and Zhe Zhou and Ming Ling and Yuxing Mao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.03217},
year = {2024}
}
备注
12 pages, 9 figures, submitting to a journal