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近期的研究工作反复证明了侧信道攻击能够破坏可信执行环境(如Intel SGX)的机密性保证。与此同时,云环境中的可信执行正朝着机密虚拟机(CVM)方向发展。不幸的是,一些侧信道攻击在CVM上依然可行,并且新发现了针对CVM架构的攻击。以往工作探索了保护用户空间飞地(如Intel SGX)免受侧信道攻击的防御措施,但基于CVM的混淆执行引擎的设计空间在很大程度上尚未被探索。本文提出了一种名为INCOGNITOS的unikernel设计,为基于CVM的云工作负载提供全系统混淆。INCOGNITOS完全拥抱unikernel原则,如最小化可信计算基(TCB)和直接硬件访问,使得全系统混淆成为可能。INCOGNITOS改造了两个关键操作系统组件——调度器和内存管理,以实现一种新颖的自适应混淆方案。INCOGNITOS的调度器设计为通过同步滴答传递,从不可信hypervisor的定时器中断中实现自主权。这使得INCOGNITOS能够可靠地监控hypervisor执行控制权(即VMExit)的频率,并调整由分页子系统执行的内存重随机化频率,该子系统通过直接MMU访问透明地执行内存重随机化。最终的INCOGNITOS设计为自混淆unikernel作为安全的CVM部署策略提供了依据,同时与以往工作相比进一步推进了混淆技术。评估结果表明,INCOGNITOS对CVM攻击具有弹性,并且其自适应混淆方案为实际程序提供了可接受的性能。
💡 推荐理由: 随着机密虚拟机在云中广泛部署,侧信道攻击威胁依然严峻。INCOGNITOS为CVM环境提供了一种实用的全系统混淆方案,填补了该领域的设计空白,对提升云安全具有重要参考价值。
🎯 建议动作: 研究跟进
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