Rising device use and third-party IP integration in semiconductors raise security concerns. Unauthorized access, fault injection, and privacy invasion are potential threats from untrusted actors. Different security techniques have been proposed to provide resilience to secure devices from potential vulnerabilities; however, no one technique can be applied as an overarching solution. We propose an integrated Information Flow Tracking (IFT) technique to enable runtime security to protect system integrity by tracking the flow of data from untrusted communication channels. Existing hardware-based IFT schemes are either fine-, which are resource-intensive, or coarse-grained models, which have minimal precision logic, providing either control flow or data-flow integrity. No current security model provides multi-granularity due to the difficulty in balancing both the flexibility and hardware overheads at the same time. This study proposes a multi-level granularity IFT model that integrates a hardware-based IFT technique with a gate-level-based IFT (GLIFT) technique, along with flexibility, for better precision and assessments. Translation from the instruction level to the data level is based on module instantiation with security-critical data for accurate information flow behaviors without any false conservative flows. A simulation-based IFT model is demonstrated, which translates the architecture-specific extensions into a compiler-specific simulation model with toolchain extensions for Reduced Instruction Set Architecture (RISC-V) to verify the security extensions. This approach provides better precision logic by enhancing the tagged mechanism with 1-bit tags and implementing an optimized shadow logic that eliminates the area overhead by tracking the data for only security-critical modules.


翻译:随着设备使用量的增长以及半导体中第三方知识产权(IP)的集成,安全问题日益凸显。未经授权的访问、故障注入以及隐私侵犯是来自不可信实体的潜在威胁。已有多种安全技术被提出,旨在增强设备韧性,防范潜在漏洞;然而,尚无一种技术可作为普适性解决方案。我们提出一种集成式信息流追踪(IFT)技术,通过追踪来自不可信通信信道的数据流,实现运行时安全,以保护系统完整性。现有的基于硬件的IFT方案要么是资源密集型的细粒度模型,要么是精度逻辑极低的粗粒度模型,且仅能提供控制流或数据流完整性。由于难以同时兼顾灵活性与硬件开销,当前尚无安全模型能够提供多粒度支持。本研究提出一种多层级粒度IFT模型,该模型将基于硬件的IFT技术与基于门级的IFT(GLIFT)技术相结合,并兼具灵活性,以实现更高的精度与评估能力。从指令级到数据级的转换基于模块实例化,并采用安全关键数据,以确保信息流行为的准确性,避免出现任何虚假的保守流。我们展示了一种基于仿真的IFT模型,该模型将架构特定的扩展转化为编译器特定的仿真模型,并配套工具链扩展,用于精简指令集架构(RISC-V),以验证安全扩展。该方法通过引入1位标签增强标签机制,并实现优化的影子逻辑,仅追踪安全关键模块的数据,从而消除了面积开销,提供了更优的精度逻辑。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
10+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员