Программный подход к устранению побочных каналов в кэшах последнего уровня

Мы предлагаем программный подход к снижению риска атак по побочным каналам, основанных на обращениях к памяти и использующих кэши последнего уровня (LLC), общие для нескольких ядер, для утечки информации между доменами безопасности (например, арендаторами в облачной среде). Наш подход динамически управляет страницами физической памяти, совместно используемыми доменами безопасности, чтобы запретить совместное использование строк LLC и тем самым предотвратить побочные каналы типа «Flush+Reload» через LLC. Кроме того, он управляет кэшируемостью страниц памяти, препятствуя межарендаторским атакам типа «Prime+Probe» в LLC. Мы реализовали этот подход в виде подсистемы управления памятью CacheBar в ядре Linux для противодействия подобным побочным каналам через границы контейнеров, поскольку контейнеры являются распространённым средством обеспечения изоляции арендаторов в облачных средах «платформа как услуга» (PaaS). На основе формальной верификации, обоснованного анализа и экспериментальной оценки мы показываем, что CacheBar обеспечивает высокий уровень безопасности при небольших накладных расходах производительности для рабочих нагрузок PaaS.