本论文针对嵌入式安全关键系统中部署深度神经网络等复杂算法时面临的安全性与资源效率矛盾问题展开研究。现有硬件（GPU、NPU、TPU）以吞吐量为设计目标，忽视计算正确性，易受故障注入攻击（特别是比特翻转攻击）；而软件量化方案要么静态且正确但功耗非最优，要么动态但不够安全（不适用于安全关键应用）。为此，论文提出了一种全新的实时、动态且正确（sound）的量化方法及其配套硬件架构。核心创新点包括：1）采用从左到右（left-to-right）的算术运算，优先传递最高有效位（MSB），从而实现实时自适应精度量化；2）在线动态调整精度，并同步执行敏感性分析，量化和管理决策边界交叉的风险；3）提出使用脉动阵列（systolic arrays）实现从左到右算术的硬件方法，确保关键比特的高可靠性。该方案不仅支持资源高效的边缘神经网络推理，还提供广泛正确且资源高效的高精度数学运算，从根本上增强对最关键比特的比特翻转攻击的韧性。论文目前属于进行中工作（work-in-progress），软件实现已完成，硬件设计正在进行中。该工作对于需要在受限硬件上安全运行AI模型的领域（如医疗设备、自动驾驶）具有重要参考价值。

本文提出 MyTEE，一种在嵌入式设备上构建可信执行环境（TEE）的方案，目标设备缺乏 ARM TrustZone 扩展等关键硬件安全原语（如 TZASC、TZMA、TZPC 和 IOMMU）。MyTEE 仅依赖 CPU 的安全状态，通过精心管理页表来实现内存隔离：利用二级页表（stage-2 page table）将 TEE 与非可信操作系统隔离，并将部分 MyTEE 实现为一个微小的虚拟机监视器。为防止攻击者获得 hypervisor 权限后破坏隔离，确保 hypervisor 的页表不映射 TEE 区域且不可修改。针对恶意 DMA 攻击，MyTEE 实现了一个 DMA 过滤器，用于捕获、验证和模拟对 DMA 控制器的内存映射 I/O（MMIO）操作。在安全 I/O 方面，MyTEE 采用委托方式：非可信操作系统负责向外设发送请求（如 TPM 命令），而 TEE 中不移植设备驱动；仅保护用于外设输出的缓冲区和外设控制器的 MMIO 区域（通过二级页表），并将设备驱动的部分代码块赋予 hypervisor 权限，以访问受保护对象并记录事务日志，供后续可信应用（TA）验证。MyTEE 在 Raspberry Pi 3（Broadcom BCM2837 SoC，不支持 TrustZone 扩展）上实现了概念验证，并演示了三个安全 I/O 示例（硬件 TPM、帧缓冲、USB 键盘），证明了方案的可行性。实验表明，MyTEE 能在缺乏硬件安全原语的嵌入式设备上有效构建 TEE，同时避免在 TEE 中托管完整设备驱动以降低攻击面。

本文提出了一种名为 GlitchGlück 的引导式硬件故障注入方法，旨在通过物理手段（如电压毛刺、时钟毛刺）在软件执行过程中引入可控的硬件错误，从而使得原本难以利用的软件漏洞（如缓冲区溢出、条件检查绕过）变得可利用。传统上，软件漏洞的利用依赖于软缺陷（如内存损坏、逻辑错误），但现代操作系统和编译器引入了多种缓解机制（如 ASLR、栈保护、CFI），使得纯软件利用变得困难。GlitchGlück 通过精确的时间定位和故障掩码技术，在特定指令执行时注入单比特翻转或瞬态故障，以破坏安全机制或改变控制流。该方法结合了静态分析和动态故障注入，自动识别故障注入的最佳时机和目标寄存器。实验在多个嵌入式平台（如 ARM Cortex-M）和真实漏洞（如心脏出血漏洞的变体）上验证，结果表明 GlitchGlück 能够成功绕过栈金丝雀、ASLR 等保护，并触发未授权的代码执行。论文还讨论了防护对策，如冗余执行和故障检测电路。核心贡献在于提出了一种系统化的硬件辅助利用方法，将物理攻击与软件漏洞结合，提示防御者需关注硬件层面的攻击面。

该论文提出了一种名为UIEE（User-space Isolated Execution Environment）的安全高效的用户空间隔离执行环境，专为嵌入式TEE（Trusted Execution Environment）系统设计。当前嵌入式TEE系统（如基于ARM TrustZone的实现）面临两大挑战：一是可信应用（TA）开发复杂，开发者需处理底层硬件细节；二是资源受限，传统虚拟化或容器方案不适合。UIEE通过利用硬件安全扩展（如TrustZone）和轻量级隔离机制，在用户空间提供了一种安全的运行环境，使得非可信应用可以与可信应用高效隔离，同时保持低性能开销。具体地，UIEE采用两级隔离策略：第一级基于硬件安全域（如安全世界与普通世界），第二级在安全世界内通过软件机制（如内存保护、系统调用过滤）实现多个用户空间实例的隔离。实验在嵌入式设备（如树莓派）上实施，评估了多种场景下的性能，包括系统调用开销、上下文切换延迟、内存占用等。结果表明，UIEE相比现有方案（如基于OP-TEE的标准TEE）在启动时间、内存消耗和吞吐量上均有显著改进，同时保持了与原生TEE相当的安全级别。该工作的主要贡献在于设计了一种兼顾安全性和可用性的轻量级隔离架构，降低了可信应用开发门槛，并提升了嵌入式系统的整体安全性。

本文研究 MIPS 处理器在现代嵌入式系统（如路由器、工业控制器、IoT 设备）中面临微架构侧信道攻击的脆弱性。尽管 MIPS 架构历史悠久且广泛部署，但其对侧信道攻击的防御能力长期未受关注。作者发现，在这些平台上普遍使用的同步多线程（SMT）特性会引入强大的跨核时序通道。为此，他们提出了 MIPSBLEED 框架，该系统性地分析和利用了三个共享微架构组件（L1 数据缓存、L1 指令缓存和执行引擎）的信息泄漏。通过精心设计的汇编级探测探针和定量泄漏评估，作者演示了无需特权访问即可实现的高分辨率时序攻击。实验表明，所有三个通道均存在显著的信息泄漏，并最终在真实椭圆曲线密码套件上实现了单迹线密钥恢复攻击。该工作将 MIPS 定位为微架构安全研究中被忽视但关键的目标，并强调了在资源受限且启用 SMT 的嵌入式系统中迫切需要轻量级隔离机制。

该论文聚焦于低端嵌入式设备（如IoT设备）的控制流完整性（CFI）保护问题。这类设备因成本限制极少具备安全机制，成为攻击者的目标。作者针对资源极度受限的微控制器提出了轻量级CFI方案。通过分析程序控制流图，在函数调用和返回点插入验证机制，确保控制流不被恶意篡改。实验基于常见低端MCU（如ARM Cortex-M系列）实现，评估了性能开销（平均<10%）、内存占用和功耗。结果表明，该方案能有效防御返回地址劫持和跳转定向攻击，且对实时性影响极小。主要贡献在于证明了在低端设备上实现CFI的可行性，并提供了开源实现供社区验证。

该论文针对远程部署的低成本微控制器单元（MCU）的安全审计问题展开研究。MCU因其低功耗和高能效，越来越多地被用于关键任务场景，但其固有的安全漏洞使其易受攻击。控制流证明（CFA）是一种远程检测攻击的技术，通过记录任务执行期间的所有控制流转移（CFLog），使验证者（Vrf）能够检测到非法改变软件或运行时行为的攻击。然而，现有的CFA技术无法确保当证明者（Prv）被攻陷时，Vrf仍能接收到CFLog，因为攻陷后的Prv可以忽略CFA请求，从而阻止Vrf进行漏洞分析。为此，本文提出了两种运行时审计架构，旨在确保运行时证据的可靠交付，使Vrf能够对检测到的入侵进行修复。第一种方法采用硬件-软件协同设计，通过修改硬件或固件来保证证据传输；第二种方法利用可信执行环境（TEE）在无需硬件修改的情况下提供相同的保证。未来工作将聚焦于应用特定的存储/延迟优化以及运行时证据的自动化漏洞分析。该研究对于保障物联网设备、工业控制系统等嵌入式系统的安全远程验证具有重要价值。

该论文系统性地研究了多CPU片上系统（SoC）中的安全隔离问题。在嵌入式系统中，集成多个CPU（如ARM Cortex-M4和Cortex-M0）到单个SoC可提升性能并实现任务分离，但传统单CPU安全机制（如内存保护单元MPU）在多CPU场景下的适用性存在隐患。作者识别出四类主要攻击向量：内存访问越界、外设访问控制绕过、CPU间通信漏洞以及协同攻击。这些攻击向量可导致对另一个CPU受保护内存的任意读写，甚至代码执行。特别地，研究指出开源实时操作系统FreeRTOS在多CPU系统中推荐的通信机制本身引入了代码执行漏洞。作者通过实现四种攻击向量验证了理论预测，并发现某一攻击面可危及自定义可信执行环境（TEE）的实施。研究团队已向相关厂商负责任地披露了漏洞，导致安全公告和专有网络栈的修复。该工作为多CPU嵌入式系统的安全设计提供了重要警示。

本文提出了一种名为 IsolatOS 的方法，用于在商用现成实时操作系统（COTS RTOS）中检测 double fetch 漏洞。Double fetch 漏洞是一种经典的内存竞争条件，通常发生在内核两次从用户空间读取相同数据时，期间数据被恶意篡改，导致安全绕过。由于 COTS RTOS（如 FreeRTOS、uC/OS 等）通常采用单一地址空间设计，缺乏内核与用户空间的隔离，传统防护手段难以适用。作者通过重新启用内核隔离（即在现有 RTOS 上添加轻量级的内存保护单元（MPU）支持），实现了对 double fetch 的高效检测。具体方法包括：在 RTOS 启动时配置 MPU 以隔离内核和任务堆栈，并在执行涉及数据拷贝的系统调用时插入检查点，验证两次读取的数据是否一致。实验在多个真实 RTOS 上实施，并利用已知 double fetch 漏洞和合成测试用例进行评估。结果表明，IsolatOS 能够有效检测所有测试的 double fetch 漏洞，且运行时开销极低（平均性能下降小于 5%），同时不需要修改 RTOS 内核的源代码。该工作为 COTS RTOS 的安全加固提供了实用的解决方案，尤其适用于物联网、嵌入式系统等资源受限环境。