软件学报

作者：吴晓慧,贺也平,马恒太,周启明,林少锋

单位：吴晓慧，基础软件国家工程研究中心(中国科学院 软件研究所), 北京 100190;中国科学院大学, 北京 10004911,贺也平，基础软件国家工程研究中心(中国科学院 软件研究所), 北京 100190;中国科学院大学, 北京 100049;计算机科学国家重点实验室(中国科学院 软件研究所), 北京 10019002,马恒太，基础软件国家工程研究中心(中国科学院 软件研究所), 北京 10019003,周启明，基础软件国家工程研究中心(中国科学院 软件研究所), 北京 10019004,林少锋，基础软件国家工程研究中心(中国科学院 软件研究所), 北京 100190;中国科学院大学, 北京 10004905

关键词：处理器;微架构;优化技术;瞬态执行攻击;防御方法

基金：核高基国家科技重大专项（2014ZX01029101-002）；中国科学院战略性先导科技专项（XDA-Y01-01）

现代处理器的优化技术，包括乱序执行和推测机制等，对性能至关重要.以Meltdown和Spectre为代表的侧信道攻击表明：由于异常延迟处理和推测错误而执行的指令结果虽然在架构级别上未显示，但仍可能在处理器微架构状态中留下痕迹.通过隐蔽信道可将微架构状态的变化传输到架构层，进而恢复出秘密数据，这种攻击方式称为瞬态执行攻击.该攻击有别于传统的缓存侧信道攻击，影响面更广，缓解难度更大.深入分析了瞬态执行攻击的机理和实现方式，对目前的研究现状与防御方法进行了总结.首先，介绍了处理器微架构采用的优化技术，并分析了其导致瞬态执行攻击的功能特征；然后，基于触发瞬态执行的原语对瞬态执行攻击进行系统化分析，揭示攻击面上的明显差异；最后，有侧重点地针对攻击模型中的关键步骤和关键组件总结了已有的防御方法，并展望了未来的研究方向.

来源：2020年第2期

《软件学报》期刊编辑部

查看软件学报杂志2020年第2期