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论文提出了一种新的控制流完整性保护机制——认证调用栈(ACS),通过链式消息认证码(MAC)验证函数返回地址的完整性,从而防御返回导向编程(ROP)等运行时攻击。传统影子栈需要在受保护内存中维护返回地址副本,存在性能开销大或需要专用硬件支持的问题。ACS利用连续的MAC值链,每个函数调用时更新栈上的认证标签,无需独立影子栈。作者基于ARMv8.3-A的指针认证(PA)硬件指令实现了原型系统PACStack。指针认证是为函数指针等设计的硬件安全特性,PACStack将其扩展应用于返回地址保护。安全性分析表明,PACStack在面对代码执行、任意内存写入等常见攻击模型时,能达到与硬件辅助影子栈同等的安全强度,且无需额外硬件支持。性能评估显示,PACStack在SPEC CPU2006基准测试中平均开销仅约3%,远低于软件影子栈方案。该工作适合系统安全、编译器安全和硬件安全领域的研究者阅读。
💡 推荐理由: 提供了一种无需专用硬件即可实现硬件级安全性的返回地址保护方案,对移动端和嵌入式Arm设备的控制流完整性加固具有直接参考价值。
🎯 建议动作: 研究跟进
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