理解降低刷新延迟下的 RowHammer：真实 DRAM 芯片的实验分析及对未来解决方案的启示
硬件体系结构
2025-02-18 v1 密码学与安全
摘要
RowHammer 是 DRAM 中的一种主要读扰动机制，其中反复访问（敲击）一行 DRAM 单元（DRAM 行）会导致物理上相邻的 DRAM 行（受害行）发生比特翻转。为了确保稳健的 DRAM 操作，最先进的缓解机制会恢复潜在受害行中的电荷（即执行预防性刷新或电荷恢复）。随着更新的 DRAM 芯片代际出现，这些机制更激进地执行预防性刷新，并导致更大的性能、能耗或面积开销。因此，深入理解和认识预防性刷新对于低成本保障真实 DRAM 芯片安全至关重要。在本文中，我们的目标是通过理解降低预防性刷新延迟对 RowHammer 的影响，以低成本缓解 RowHammer。为此，我们首次对真实 DRAM 芯片中刷新延迟与 RowHammer 特性之间的相互作用进行了严格的实验研究。我们使用来自三大主要制造商的 388 个真实 DDR4 DRAM 芯片进行的实验表征表明，预防性刷新延迟可以显著降低（降低 64%）。为了研究降低预防性刷新延迟对系统性能和能效的影响，我们通过开发一种新机制——用于激进缓解的部分电荷恢复（PaCRAM），降低了预防性刷新延迟并调整了现有 RowHammer 解决方案的激进程度。结果表明，PaCRAM 减少了五种最先进的 RowHammer 缓解机制引起的性能和能耗开销，且仅带来很小的额外面积开销。因此，PaCRAM 通过利用我们的实验观察结果，为低成本解决 RowHammer 漏洞引入了新视角。为了助力未来研究，我们在 https://github.com/CMU-SAFARI/PaCRAM 开源了 PaCRAM 实现。
引用
@article{arxiv.2502.11745,
title = {Understanding RowHammer Under Reduced Refresh Latency: Experimental Analysis of Real DRAM Chips and Implications on Future Solutions},
author = {Yahya Can Tuğrul and A. Giray Yağlıkçı and İsmail Emir Yüksel and Ataberk Olgun and Oğuzhan Canpolat and Nisa Bostancı and Mohammad Sadrosadati and Oğuz Ergin and Onur Mutlu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.11745},
year = {2025}
}
备注
To appear in HPCA'25