26、Simplex：利用英特尔 MPX 实现安全存储

Simplex：利用英特尔 MPX 实现安全存储

1. 引言

在当今数字化时代，信息安全至关重要。为了保护敏感数据不被攻击者获取，研究人员开发了各种技术。Simplex 库就是其中之一，它旨在利用英特尔的 MPX（Memory Protection Extensions）技术实现安全存储。本文将详细介绍 Simplex 库的设计、实现和评估。

2. 设计决策

在隐藏信息免受攻击者侵害方面，以往的工作通常选择以下三种方案之一：
1. 内核或特权模式页面存储 ：将信息存储在内核或只能在特权硬件模式下访问的页面中，只要操作系统未被破坏，这种方法是安全的。然而，每次查询或更新都需要额外的上下文切换，会影响性能。
2. 程序地址空间隐藏区域存储 ：将信息存储在程序地址空间的隐藏区域，这种方法性能较好。但它依赖于概率隐藏措施，如果攻击者了解隐藏信息的类型，或者能够容忍搜索过程中的崩溃和重启，这种方法可能会被破解。
3. 保留寄存器存储 ：从编译器的分配池中保留寄存器，专门用于存储敏感数据。一旦选择了寄存器，防御者可以正式验证没有其他代码访问这些寄存器，从而保证安全性。然而，可用寄存器有限，可能会与其他防御措施或动态链接代码发生冲突。

3. Simplex 编译

3.1 手动修改的局限性

在评估中，手动将全局指针对象及其引用/解引用语句替换为使用边界寄存器的必要代码。但这种方法不可扩展，例如对 SPEC CPU2017 基准测试的修改，小代码库的修改都需要大量的开发时间和精力，对于