读论文Hydra: Enabling Low-Overhead Mitigation of Row-Hammer at Ultra-Low Thresholds via Hybrid Tracking

原创

已于 2023-04-01 18:24:23 修改 · 532 阅读

2 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#安全 #嵌入式硬件 #材料工程 #arm开发

于 2023-04-01 18:22:32 首次发布

Hydra是一种新的内存安全技术，旨在缓解Row-Hammer攻击，通过结合SRAM和DRAM跟踪，在超低阈值下实现低成本的行激活计数跟踪。这种方法包括SRAM中的组计数表和DRAM中的行计数表，减少了SRAM开销并降低了性能影响。文章还分析了Hydra的安全性和不同攻击向量的防御策略。

Hydra：通过混合跟踪实现超低阈值下低开销的Row-Hammer缓解方法

乔治亚理工大学（Georgia Institute of Technology，美国大学）

大约在五年前首次发现，消除“rowhammer”威胁的大多数努力仅起到缓解问题的作用。

Rowhammer比特翻转攻击是指利用临近内存单元之间电子的互相影响，在足够多的访问次数后让某个单元的值从1变成0，反之亦然。这种攻击可以在不访问目标内存区域的前提下使其产生数据错误。
这次的攻击与操作系统和软件无关，纯粹是硬件上的漏洞导致的

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IsLfDHyk-1680344249505)(C:\Users\杨\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230330163214260.png)]

摘要

DRAM系统一直受到Row-Hammer (RH)安全漏洞的困扰。诱导RH所需的行激活阈值T_RH已从2014年的139K迅速减少到2020年的4.8K，并且T_RH预计将进一步减少，使RH对未来DRAM的影响更加严重。因此，缓解RH的解决方案不仅在当前T_RH有效，而且在未来T_RH有效。在本文中，我们研究了在超低阈值(500及以下)时RH的缓解。在这样的阈值下，依赖 SRAM 或 CAM 来跟踪行激活的最先进的解决方案，会产生不切实际的存储开销(在T_RH为500时，每个rank 340KB或更多)，使这样的解决方案没有吸引力的商业采用。在可寻址DRAM空间中逐行存储元数据的替代方案，由于额外的内存访问，即使在存在元数据缓存的情况下，也会导致显著的减速(平均25%)。我们的目标是在降低SRAM和性能开销的同时，开发可扩展的RH缓解方案。

为此，本文提出了Hydra，一种用于RH缓解的混合跟踪器，它结合了SRAM和DRAM的优点，能够在超低阈值下实现低成本的RH缓解。Hydra由两个结构组成。首先，基于sram的结构以一组行的粒度跟踪聚合计数，并且对于绝大多数只接收少量激活的行是有用的。第二，存储在dram数组中的逐行跟踪器，它可以跟踪任意数量的行，但是，为了限制性能开销，该跟踪器只用于超出基于sram结构的跟踪能力的少量行。对Hydra进行了安全性分析，表明Hydra可以在指定阈值内可靠地发布缓解。评估表明，Hydra能有效缓解RH，同时每阶仅产生28 KB的SRAM开销，平均速度仅为0.7%。