护盾撞击：滥用防御性一致性状态检索以破坏时序混淆
密码学与安全
2025-04-15 v1 硬件体系结构
摘要
微观架构攻击是一个重大关切，导致许多基于硬件的防御方案被提出。然而，不同防御针对不同的攻击类别，且它们对彼此的影响尚未得到充分考虑。为提高对这一问题的 awareness，我们本文研究了两种最先进防御之间的相互作用：远程缓存行时序混淆(TORC)和延迟远程缓存行的推测更改(DSRC)。TORC缓解基于缓存命中次数的攻击，DSRC缓解推测一致性状态更改攻击。我们观察到DSRC使得一致性信息被检索到处理器核心中，其中时序混淆无法保护。这导致在核心内触发 redo 操作，以检测远程缓存行的存在或缺失，这构成了一个安全漏洞。我们演示了使用此漏洞可能进行的新型隐写通道攻击。我们提出了两种方法来缓解此攻击，其性能取决于应用程序的缓存使用情况。一种方法是永远不要将远程排他一致性状态(E)信息发送到核心，即使确实创建了。另一种方法是永远不要创建远程E状态，这是触发redo操作的原因。我们使用GEM5仿真演示了此微观架构防御假设违规导致的时序差异。对SPECrate 2017和PARSEC基准的性能评估显示，两种修复方法在两套基准中平均性能开销均小于32%。阻止远程E状态创建的修复方法平均性能开销小于2.8%。
引用
@article{arxiv.2504.10318,
title = {Shield Bash: Abusing Defensive Coherence State Retrieval to Break Timing Obfuscation},
author = {Kartik Ramkrishnan and Antonia Zhai and Stephen McCamant and Pen Chung Yew},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.10318},
year = {2025}
}
备注
12 pages