CacheOut: Leaking Data on Intel CPUs via Cache Evictions
最近的瞬时执行攻击，如RIDL，Fallout和ZombieLoad，表明攻击者可以在信息通过微架构缓冲区传输时泄漏信息。这些攻击被英特尔命名为微架构数据采样（MDS），被比作“从消防水管中喝水”，因为攻击者几乎无法控制观察到的数据以及来自何处。由于无法防止缓冲区泄漏，英特尔通过微代码更新发布了对策，当CPU更改安全域时，这些更新将覆盖缓冲区。在这项工作中，我们提出CacheOut，一个新的微体系结构的攻击，能够绕过英特尔的缓冲区覆盖对策。我们观察到，当数据从CPU的L1缓存中被驱逐时，它通常被传输回泄漏的CPU缓冲区，攻击者可以在那里恢复数据。CacheOut通过允许攻击者选择从CPU的L1缓存中泄漏哪些数据以及泄漏缓存行的哪一部分来改进以前的MDS攻击。我们证明了CacheOut可以跨多个安全边界泄漏信息，包括进程，虚拟机，用户和内核空间之间的边界，以及SGX飞地。
2020-06-23 cs.CR
Determining the Optimal Frequencies for a Duplicated Randomized Clock SCA Countermeasure
本研究通过仿真和FPGA侧信道攻击，确定重复随机时钟对策中，一个频率低于基础频率一半、其余接近但不高于基础频率时，安全性最高且时间开销合理。
2023-07-25 cs.CR
Side Channel Attacks on STTRAM and Low-Overhead Countermeasures
自旋转移力矩随机存储器（STTRAM）具有高耐久性、高密度和低泄漏等优点，是一种很有前途的末级高速缓存（LLC）存储器。STTRAM的主要缺点之一是高写入延迟和写入电流。此外，延迟和电流取决于正在写入的数据的极性。这些功能引入了重大的安全漏洞，并使高速缓存存储器暴露于侧信道攻击。在本文中，我们提出了一种新的侧信道攻击模型，对手可以监视存储器阵列的电源电流，以部分识别正在读取或写入的敏感缓存数据。我们提出了几种低成本的解决方案，如短保留STTRAM，1位奇偶校验，多位随机写和恒流写驱动器，以减轻攻击。1-位奇偶校验将32位字的不同写入当前状态的数量减少了30%，并且当前签名被多位随机写入进一步混淆。恒定电流写入使得攻击者更难以使用单个电源电流签名来提取整个字。
2016-03-22 cs.CR
SEA Cache: A Performance-Efficient Countermeasure for Contention-based Attacks
扩展 CEASER-SH 缓存提出 SEA 缓存，通过局部逻辑关联度按需提供保护，在提升安全性的同时降低正常用户性能开销。
2024-05-30 cs.AR cs.CR
Detecting time-fragmented cache attacks against AES using Performance Monitoring Counters
缓存定时攻击使用多核处理器中的共享缓存作为侧通道来从受害进程提取信息。这些攻击在云基础设施中特别危险，其中部署的对策会导致性能损失和能耗增加方面的附带影响。我们建议使用一个独立的监测（检测器）过程，不断测量选定的性能监测计数器（PMC）检测攻击的存在，以监测受害者进程。只有在出现这种危险情况时才能采取特别反措施。在我们的例子中，受害者进程是AES加密算法，攻击是通过随机加密请求来执行的。我们证明，PMC是一个可行的工具来检测攻击，并在高频率采样PMC是比采样在较低的频率在检测能力，特别是当攻击是碎片化的时间，试图隐藏检测。
2019-04-25 cs.CR
Code Polymorphism Meets Code Encryption: Confidentiality and Side-Channel Protection of Software Components
本文提出PolEn，结合代码加密与代码多态，分别抵御侧信道攻击的分析与利用阶段，在RISC-V上实现并验证了其有效性，但带来5-22倍内存和1.8-4.6倍时间开销。
2023-10-11 cs.CR
Encrypt Flip-Flop: A Novel Logic Encryption Technique For Sequential Circuits
逻辑加密是一种最流行的硬件安全技术，它可以防止IP盗版和非法IC生产过剩。它通过在设计中插入一些额外的硬件来隐藏其功能以防止未经授权的用户。加密设计的正确功能取决于正确密钥的应用，仅与授权用户共享。近年来，在提取加密设计的秘密密钥方面投入了大量的努力。与此同时，研究界也提出了一些对策，以挫败对逻辑加密的各种最新攻击。然而，大多数提出的对策未能防止强大的SAT攻击。虽然一些研究人员已经提出了不同的解决方案来抵御SAT攻击，这些解决方案遭受的几个缺点，如高的设计开销，低输出损坏，并对删除攻击的脆弱性。几乎所有已知的逻辑加密策略都容易受到基于扫描的攻击。在本文中，我们提出了一种新的加密技术，称为加密触发器，加密的输出选择触发器插入多路复用器（MUX）。提出的策略可以阻止所有已知的攻击，包括SAT和扫描为基础的攻击。该方案具有较低的设计开销和实现复杂度。在ISCAS '89和ITC' 99基准测试上的实验结果表明，该方法可以对错误的密钥产生合理的输出损坏。
2018-01-15 cs.CR
Minimizing Cache Timing Attack Using Dynamic Cache Flushing (DCF) Algorithm
Rijndael算法于2000年10月被美国国家标准与技术研究所（NIST）的研究小组一致选为高级加密标准（AES）。从那时起，Rijndael注定要在各种软件和硬件实体中大量使用，以加密数据。然而，几年前，Daniel Bernstein设计了一种缓存定时攻击，足以打破封装加密密钥的Rijndael密封。在本文中，我们提出了一个新的动态缓存刷新（DCF）算法，它显示了一套务实的软件措施，将使Rijndael可抵御缓存定时攻击。仿真结果表明，所提出的DCF算法通过在恒定的时间加密密钥提供了更好的安全性。
2009-09-03 cs.CR
CACHE SNIPER : Accurate timing control of cache evictions
在过去的几年里，微架构侧信道攻击在安全研究中非常突出。高速缓存一直是一个杰出的隐蔽通道，因为它们提供高分辨率和通用的跨核泄漏，即使是简单的用户模式代码执行权限。为了防止这些通用的跨核攻击，所有主要的加密库现在都提供了通过跨核缓存攻击来阻止密钥提取的对策，例如避免秘密相关访问模式和预取数据。在本文中，我们表明，旨在防止简单的缓存攻击的“足够好”的对策保护的实现仍然是脆弱的。我们提出了一种新的攻击，使用一种特殊的定时技术来确定何时开始加密，然后在所需的时刻准确地驱逐数据。这种新的攻击不需要特殊权限，也不需要攻击者和受害者之间的显式同步。我们的攻击的一个关键改进是一种方法，通过利用TSX的瞬时功能并依赖于最近反向工程的L3替换策略，在没有共享内存的情况下，通过单次内存访问从缓存中驱逐数据。我们证明了效率，通过执行异步最后一级缓存攻击，以提取RSA密钥从最新的SSL库，这已特别适应，以避免泄漏的访问模式，并通过提取AES密钥从S盒实现包括在OpenSSL绕过每轮预取打算作为对缓存攻击的保护。
2020-08-27 cs.CR
ShieldDB: An Encrypted Document Database with Padding Countermeasures
在目前的实践中，我们的数据存储的安全性被低估了，这导致了许多大规模的数据泄露。为了改变这一现状，本文提出了一种加密文档数据库ShieldDB的设计. ShieldDB采用了可搜索的加密技术，以保留加密文档的搜索功能，而不会对其可扩展性产生太大影响。然而，仅仅意识到这样一个理论上的原语就会受到现实世界的威胁，在现实世界中，知识渊博的对手可以利用泄漏（也称为对数据库的访问模式）来破坏所声称的对数据机密性的保护。为了解决实际部署中的这一挑战，ShieldDB设计了定制的填充对策。与以前的工作不同，我们的目标是一个更现实的对抗模型，其中数据库不断更新，对手可以在一个（或多个）任意时间间隔监视它。ShieldDB的填充策略确保对数据库的访问模式始终是模糊的。此外，ShieldDB还提供了其他高级功能，包括转发隐私、重新加密和刷新，以进一步提高其安全性和效率。我们展示了ShieldDB的完整实现，并对Azure Cloud进行了深入的评估。
2021-11-06 cs.CR
A Survey of Cyber Security Countermeasures Using Hardware Performance Counters
网络攻击和恶意软件现在比以往任何时候都更加普遍，而且趋势不断上升。已经有几种攻击检测的方法，包括在根或用户级别的驻留软件应用程序，例如，病毒检测和对操作系统的修改，例如，加密、应用签名等。一些方法已经转移到较低级别的检测和预防，例如，数据执行保护。在对抗发展中的一种新兴方法是使用存在于现代处理器的微体系结构中的硬件性能计数器。这些都是最低级别的，在处理器硬件中实现，并且这些计数器收集的大量数据提供了一些非常有希望的对策，具有最小的开销以及保护免受攻击者的破坏。在这里，我们进行了一项调查，最近的技术在实现有效的对策，从这些硬件性能计数器的网络攻击检测。
2018-07-28 cs.CR
Fast Selective Flushing to Mitigate Contention-based Cache Timing Attacks
本文提出硬件/软件协同的快速选择性刷新机制 FaSe，通过 ISA 扩展和缓存状态位选择性刷新缓存行，在 RISC-V FPGA 上以低于 1% 的硬件开销显著降低朴素刷新的性能损失并缓解缓存时序攻击。
2022-04-22 cs.AR cs.CR
Countermeasure against Side-Channel Attack in Shared Memory of TrustZone
本文介绍了TrustZone共享内存中的侧信道攻击防范措施。为了防止TrustZone中的TruSpy攻击，我们提出了REE和TEE之间的零争用缓存或策略。为了防止定时侧信道攻击，我们建议REE的数据通路延迟时间与TEE的数据通路延迟时间相等或相近。在Clark-Wilson模型的基础上提出了安全信息流控制，并利用认证令牌化程序（ATP）建立了信息流控制机制。因此，我们可以期待移动设备上REE和TEE之间的信息内容的改进的完整性。
2017-05-20 cs.CR
Password Cracking and Countermeasures in Computer Security: A Survey
随着互联网技术、社交网络以及其他相关领域的快速发展，用户认证对于保护用户的数据变得越来越重要。口令认证是实现合法用户身份认证和防御入侵者的常用方法之一。在过去的几年中，已经开发了许多密码破解方法，并且人们一直在设计针对密码破解的对策。然而，我们发现，关于密码破解研究的调查工作并没有做得很好。本文主要对密码破解方法、密码破解的重要技术以及通常在密码设计阶段等两个阶段设计的密码破解对策进行简要回顾（例如，用户教育、动态口令、令牌的使用、计算机代）和设计后（例如，被动密码检查、主动密码检查、密码加密、访问控制）。本文的主要目的是为初级IT安全专业人员和普通受众提供计算机安全和密码破解方面的知识，促进这一领域的发展。关键词-计算机安全;用户认证;密码破解;密码分析;对策
2023-01-30 cs.CR
CacheShield: Protecting Legacy Processes Against Cache Attacks
高速缓存攻击会对执行流或内存访问依赖于敏感信息的任何代码构成威胁。特别是在公共云中，缓存在多个租户之间共享，缓存攻击仍然是一个未解决的问题。缓存攻击依赖于间谍进程的驱逐，这会改变受害进程的执行行为。我们表明，硬件性能的加密例程事件揭示了缓存攻击的存在。基于这一观察，我们提出了CacheShield，一个工具来保护遗留代码，通过监视其执行和检测缓存攻击的存在，从而提供了采取预防措施的机会。CacheShield可以由用户运行，并且不需要更改操作系统或hypervisor，而以前提出的基于软件的对策需要hypervisor的合作。与试图检测恶意进程的方法不同，我们的方法是精益的，因为只有一小部分系统需要监控。它还可以很好地集成到当今的云基础设施中，因为相关用户可以选择使用CacheShield，而无需云服务提供商的支持。我们的研究结果表明，CacheShield检测缓存攻击速度快，可靠性高，误报率低，即使在存在强噪声。
2017-09-06 cs.CR
Re: What's Up Johnny? -- Covert Content Attacks on Email End-to-End Encryption
我们展示了对OpenPGP和S/MIME加密以及电子邮件上下文中的数字签名的实际攻击。我们的攻击不是针对底层的加密原语，而是滥用MIME标准和HTML的合法功能（如电子邮件客户端所支持的）来欺骗用户的实际消息内容。我们演示了攻击者如何在不知不觉中滥用用户作为解密甲骨文回复一个不可疑的期待电子邮件。使用这种技术，数百封加密电子邮件的明文可以同时泄露。此外，我们还展示了如何通过回复包含CSS条件规则的电子邮件来欺骗用户签署任意文本。一项评估显示，19个支持OpenPGP的电子邮件客户端中有17个，以及22个支持S/MIME的客户端中有21个，都容易受到至少一种攻击。我们提出了不同的对策，并讨论了它们的优点和缺点。
2019-04-17 cs.CR
Quantifying the Information Leak in Cache Attacks through Symbolic Execution
缓存定时攻击允许攻击者通过观察缓存命中和未命中来推断秘密执行的属性。但是，通过这种攻击，实际上能泄露多少信息呢？对于一个给定的程序，一个缓存模型，和一个输入，我们的CHALICE框架利用符号执行来计算可能通过缓存攻击泄漏的信息量。CHALICE的核心是一种量化信息泄漏的新颖方法，可以突出显示任意二进制代码上的关键缓存侧通道泄漏。在我们对来自OpenSSL和Linux GDK库的真实程序的评估中，CHALICE有效地量化了信息泄漏：例如，对于Linux上的AES-128实现，CHALICE发现缓存攻击可以泄漏128位加密密钥中的127位。
2016-11-14 cs.CR
Differential Area Analysis for Ransomware: Attacks, Countermeasures, and Limitations
针对勒索软件加密检测，提出三种绕过DAA的恶意文件头篡改攻击及三种片段化对策，实验证明对策可行且可部署。
2025-01-18 cs.CR
Yet Another Mirage of Breaking MIRAGE: Debunking Occupancy-based Side-Channel Attacks on Fully Associative Randomized Caches
本文复核 SEC'25 对 MIRAGE 随机化缓存的占用率侧信道攻击，指出其固定随机驱逐种子导致仿真失真；逐次随机化后相关性消失，证明所谓 AES 密钥泄漏并非真实漏洞。
2025-08-31 cs.CR
Security Through Amnesia: A Software-Based Solution to the Cold Boot Attack on Disk Encryption
磁盘加密已成为众多客户的重要安全措施，包括政府、企业、活动家、安全意识强的专业人士和注重隐私的个人。不幸的是，最近的研究发现了一种针对运行中的机器\cite{princetonattack}装载的任何磁盘的有效侧信道攻击。这种攻击被称为冷启动攻击，对使用最先进的磁盘加密的任何装载的卷都有效，对于具有基本技术知识和培训的攻击者来说，执行起来相对简单，并且适用于磁盘加密主要应该防御的场景：具有物理访问的对手。据我们所知，在文献中还没有有效的基于软件的对策来支持多个加密密钥。此外，由于没有在公开可用的软件中实现所提出的解决方案，因此所有使用磁盘加密的通用机器仍然容易受到攻击。我们提出了一个基于内核的磁盘加密机制，实现了一种新的技术，以消除漏洞的冷启动攻击。我们提供理论上的理由Loop-alphasia的攻击的无懈可击，验证我们的实现是不是在实践中容易受到攻击，目前的测量显示，我们对加密磁盘的I/O访问的影响仅限于约2倍的减速。Loop-applicsia是为x86-64编写的，但我们的技术适用于其他基于寄存器的架构。我们的工作基于loop-AES，这是一个最先进的Linux开源磁盘加密包。
2011-04-26 cs.CR
Data Encryption Battlefield: A Deep Dive into the Dynamic Confrontations in Ransomware Attacks
本研究针对勒索软件动态对抗，利用32.6GB多格式文件数据集，评估在线增量机器学习算法对75种勒索软件家族加密行为的检测效果，发现Hoeffding Tree和热启动Random Forest分别擅长检测AES-Base64和间歇性加密。
2025-04-29 cs.CR
Did we learn from LLC Side Channel Attacks? A Cache Leakage Detection Tool for Crypto Libraries
这项工作提出了一个新的工具来验证密码实现的正确性，相对于缓存攻击。我们的方法发现了其他技术难以发现的漏洞，被视为可利用的泄漏。该方法的工作原理是通过识别秘密相关内存，并在潜在易受攻击的代码中引入强制驱逐，以获得使用互信息分析的缓存跟踪。如果观察到依赖性，则加密实现被分类为泄漏信息。我们证明了我们的技术在三个主要的密码原语的设计，即，AES，RSA和ECC，在八个流行的最新加密库中，包括OpenSSL，Libgcrypt，Intel IPP和NSS。我们的研究结果表明，加密代码设计者远未采用适当的对策来避免缓存泄漏，因为我们发现50%的默认实现分析了导致密钥提取的泄漏信息。我们负责任地通知设计人员发现的所有漏洞，并建议修补程序来解决这些漏洞。
2017-09-05 cs.CR
Prime+Probe 1, JavaScript 0: Overcoming Browser-based Side-Channel Defenses
“缓存中的永恒战争”已经蔓延到浏览器，多种基于缓存的侧信道攻击和对策正在提出。一种常见的对策是禁用或限制被认为对执行攻击至关重要的JavaScript功能。为了评估这种方法的有效性，在这项工作中，我们试图确定这些JavaScript的功能是必不可少的进行基于缓存的攻击。我们开发了一系列的攻击，逐步减少依赖于JavaScript功能，最终在第一个基于浏览器的侧信道攻击，这是完全从级联样式表（CSS）和HTML构建，即使脚本执行完全阻塞。然后，我们表明，避免JavaScript功能使我们的技术在架构上不可知，导致微架构的网站指纹攻击，跨硬件平台，包括英特尔酷睿，AMD锐龙，三星Exynos和苹果M1架构。作为最后的贡献，我们在强化的浏览器环境中评估了我们的技术，包括Tor浏览器，Deter-Fox（Cao等人，CCS 2017）和Chrome Zero（Schwartz等人，NDSS 2018）。我们确认，这些方法都不能完全抵御我们的攻击。我们进一步认为，Chrome Zero的保护需要更全面地应用，如果采取这种方法，Chrome Zero的性能和用户体验将严重下降。
2021-03-08 cs.CR
The Unpatchable Silicon: A Full Break of the Bitstream Encryption of Xilinx 7-Series FPGAs
FPGA的安全性是一个至关重要的话题，因为如果在安全设计中使用，硬件中的任何漏洞都可能造成严重后果。由于FPGA设计以比特流编码，因此确保比特流的安全至关重要。对手有许多动机来恢复和操纵比特流，包括设计克隆、IP盗窃、设计操纵或设计颠覆，例如，通过硬件木马。鉴于FPGA通常是网络物理系统的一部分，例如，在航空、医疗或工业设备中，这甚至可能导致身体伤害。因此，供应商引入了比特流加密，提供真实性和机密性。尽管过去曾提出过针对比特流加密的攻击，例如，这些攻击需要复杂的设备和相当多的技术专长。在本文中，我们介绍了新的低成本攻击Xilinx 7系列（和Virtex-6）的比特流加密，导致完全丧失的真实性和机密性。我们利用一个设计缺陷，分段泄漏解密的比特流。在攻击中，FPGA被用作解密预言机，而只需要访问配置接口。该攻击不需要任何复杂的工具，并且根据目标系统，可能会远程启动。除了攻击之外，我们还讨论了几种对策。
2021-05-28 cs.CR
High Recovery with Fewer Injections: Practical Binary Volumetric Injection Attacks against Dynamic Searchable Encryption
可搜索对称加密允许对加密数据库进行私有查询，但它也会导致信息泄漏。攻击者可以利用这些泄漏来发起注入攻击（Zhang等人，USENIX'16）来从查询中恢复底层关键字。现有的注入攻击的性能很大程度上依赖于泄漏信息或注入的量。在这项工作中，我们提出了两个新的注入攻击，即BVA和BVMA，利用二进制体积的方法。我们使对手注入更少的文件比现有的体积攻击，通过使用已知的关键字，并通过观察查询结果的体积来揭示查询。我们的攻击可以挫败经过充分研究的防御（例如，阈值对策、静态填充）而不利用目标查询和客户端数据库的分布。我们在现实世界的数据集与实际查询的经验评估建议的攻击。结果表明，我们的攻击在最好的情况下可以获得很高的恢复率（>80%），即使在大规模数据集和少量注入（<20个文件）下也可以获得大约60%的恢复率。
2023-02-11 cs.CR
Practical Traffic Analysis Attacks on Secure Messaging Applications
即时通讯（IM）应用程序，如Telegram，Signal和WhatsApp近年来变得非常流行。不幸的是，这种IM服务一直是政府持续监视和审查的目标，因为这些服务是关于社会和政治敏感话题的公共和私人通信渠道的所在地。为了保护他们的客户端，流行的IM服务部署了最先进的加密机制。在本文中，我们表明，尽管使用先进的加密，流行的IM应用程序泄漏的敏感信息，他们的客户端的对手谁只是监视他们的加密IM流量，没有必要利用任何软件漏洞的IM应用程序。具体来说，我们设计了流量分析攻击，使对手能够识别管理员以及目标IM渠道的成员（例如，论坛），具有较高的准确性。我们相信，我们的研究表明，一个重大的，现实世界的威胁，这些服务的用户越来越多的尝试，压迫政府在打击有争议的IM渠道。我们证明了我们的流量分析攻击的实用性，通过广泛的实验在现实世界中的IM通信。我们表明，标准的对策技术，如添加覆盖流量可以降低我们在本文中介绍的攻击的有效性。我们希望我们的研究将鼓励IM提供商将有效的流量混淆对策集成到他们的软件中。与此同时，我们已经设计并部署了一个开源的，公开可用的对策系统，称为IMProxy，它可以由IM客户端使用，而不需要IM提供商的任何支持。我们已经通过实验证明了IMProxy的有效性。
2020-05-01 cs.CR
Virtualization Technology: Cross-VM Cache Side Channel Attacks make it Vulnerable
云计算为部署IT基础架构、平台和软件服务提供了有效的业务模型。通常，设施外包给云提供商，这为服务消费者提供了虚拟化技术，而不会增加开发的成本负担。然而，虚拟化对服务交付带来了严重的威胁，例如拒绝服务（DoS）攻击、跨虚拟机缓存侧信道攻击、虚拟机管理程序逃逸和超级劫持。最复杂的攻击形式之一是跨VM缓存侧信道攻击，它利用VM之间的共享缓存内存。高速缓存侧信道攻击导致侧信道数据泄漏，例如密码密钥。介绍了攻击者发起缓存侧信道攻击的各种技术，并对缓存侧信道攻击的对策进行了分析。
2016-06-04 cs.CR cs.CY
A Survey of Side-Channel Attacks in Context of Cache -- Taxonomies, Analysis and Mitigation
本文综述缓存侧信道攻击，系统梳理攻击分类、利用技术、微架构差异、现有文献及软硬件缓解策略，以揭示威胁并支撑防御设计。
2023-12-18 cs.CR
Software Grand Exposure: SGX Cache Attacks Are Practical
侧信道信息泄漏是SGX的已知限制。研究人员已经证明，可以通过页面错误访问模式从安全区执行中提取与秘密相关的信息。因此，各种最近的研究努力正在积极寻求对SGX侧信道攻击的对策。人们普遍认为，SGX可能容易受到其他侧通道的攻击，例如缓存访问模式监控。然而，在我们的工作之前，没有研究这种信息泄漏的实用性和程度。在本文中，我们证明了基于缓存的攻击确实是一个严重的威胁，SGX保护程序的机密性。我们的目标是设计一种难以使用已知防御来缓解的攻击，因此我们在不中断飞地执行的情况下发起攻击。这种方法具有重大的技术挑战，因为如果受害者进程不被中断，则现有的高速缓存监视技术会经历显著的噪声。我们设计并实施了新颖的攻击技术，通过利用特权对手的能力来减少这种噪音。我们的攻击能够从SGX飞地中恢复机密信息，我们在两个示例案例中说明了这一点：在RSA解密期间提取整个RSA-2048密钥，以及在基因组索引期间检测特定的人类基因组序列。我们表明，我们的攻击比以前的缓存攻击更有效，更难减轻比以前的SGX侧信道攻击。
2017-02-24 cs.CR
The Master and Parasite Attack
我们探讨了一种新型的恶意脚本攻击：持久寄生虫攻击。持久性寄生虫是一种隐秘的脚本，它会在浏览器的缓存中持续很长一段时间。我们表明，通过TCP注入感染寄生虫脚本的受害者的缓存。一旦缓存被感染，我们实现的寄生虫传播到受害者客户端上的其他流行域以及网络上的其他缓存的方法。我们将展示如何设计寄生虫，使他们停留在受害者的缓存不限于用户访问网站的持续时间长的时间。我们开发了用于攻击者和寄生虫之间通信的隐蔽通道，这允许攻击者控制哪些脚本被执行以及何时执行，并将私人信息泄露给攻击者，例如cookie和密码。然后，我们将演示如何利用寄生虫来执行复杂的攻击，并评估对流行浏览器上的一系列应用程序和安全机制的攻击。最后提出了对策建议。
2021-07-13 cs.CR
HermiCache: Enclave-Aware Cache Replacement for Trusted Execution Environments
ENSTA（法国国立高等先进技术学校）；Université Bretagne-Sud（南布列塔尼大学）
针对TEE缓存侧信道攻击，提出围栏感知缓存替换策略HermiCache，在RISC-V CVA6内核实现，面积开销仅6%，提供细粒度确定性保护。
2026-09-11 cs.AR cs.CR
Cyberattacks and Countermeasures For In-Vehicle Networks
随着车辆之间和车辆内部的连接性增加，人们对安全和安保的担忧也在增加。汽车内部使用各种汽车串行协议，如控制器局域网（CAN），本地互连网络（LIN）和FlexRay。CAN总线是最常用的车载网络协议，用于支持ECU之间的车辆参数交换。该协议在设计上缺乏安全机制，因此容易受到各种攻击。此外，车辆的连接性使得CAN总线不仅容易受到车辆内部的攻击，而且还容易受到外部的攻击。随着联网汽车的兴起，车载设备上引入了更多的入口点和接口，从而也导致了更广泛的潜在攻击面。现有的安全机制集中于使用加密、认证和车辆入侵检测系统（IDS），其在诸如低带宽、小帧大小（例如，在CAN协议中）、计算资源的有限可用性和实时灵敏度的各种约束下操作。我们调查了车载网络（IVN）攻击，这些攻击分为：直接接口发起的攻击，远程信息处理和信息娱乐发起的攻击，以及传感器发起的攻击。我们调查和分类当前的加密和IDS方法，并比较这些方法的基础上的标准，如实时的约束，使用的硬件类型，在CAN总线行为的变化，类型的攻击缓解和软件/硬件用于验证这些方法。我们的结论与潜在的缓解策略和未来的研究挑战。
2020-04-22 cs.CR
Does Fully Homomorphic Encryption Need Compute Acceleration?
全同态加密（FHE）允许对加密数据进行任意复杂的计算，而无需对其进行解密，从而使我们能够在第三方系统上维护数据隐私。不幸的是，使用FHE维持深度计算需要称为自举的周期性降噪步骤。自举操作的成本是FHE广泛采用的主要障碍之一。在本文中，我们提出了一个深入的架构分析的引导步骤FHE。首先，我们观察到，安全实现的自举表现出低的算术强度（<1 Op/字节），需要大的缓存（>100 MB），并严重约束的主要内存带宽。因此，我们表明，现有的工作负载观察边际性能增益定制的高吞吐量的算术单元的设计定制FHE。其次，我们提出了几个高速缓存友好的算法优化，提高FHE自举的吞吐量，使高达3.2倍更高的算术强度和4.6倍更低的内存带宽。我们的优化适用于广泛的结构相似的计算，如私人评估和机器学习模型的训练。最后，我们将这些优化到一个架构工具，给定的缓存大小，内存子系统，功能单元的数量和所需的安全级别，选择最佳的密码系统参数，以最大限度地提高自举吞吐量。我们优化的引导实现代表了FHE计算加速的最佳情况。我们表明，尽管这些优化，引导继续被主要内存带宽。我们提出了新的研究方向，以解决潜在的内存瓶颈。总之，我们对这个问题的回答是：是的，但只有在解决内存瓶颈之后！
2021-12-14 cs.AR cs.CR
Extended Abstract: Synthesizable Low-overhead Circuit-level Countermeasures and Pro-Active Detection Techniques for Power and EM SCA
本研究提出了一种零开销的集成感应器，用于检测电力和电磁侧信道攻击及故障注入攻击，并引入了首个经过硅验证的Saber算法以提升后量子加密的安全性。
2025-11-29 cs.CR
EC-CFI: Control-Flow Integrity via Code Encryption Counteracting Fault Attacks
故障攻击使对手能够操纵安全关键应用程序的控制流。通过将目标故障引入CPU，软件的调用图可以被转义，控制流可以被重定向到程序内部的任意函数。为了保护控制流免受这些攻击，通常会部署专用的故障控制流完整性（CFI）对策。然而，这些方案要么具有高检测延迟，要么需要侵入式硬件改变。在本文中，我们提出了EC-CFI，一个基于软件的加密强制CFI计划，利用最近的英特尔平台的硬件功能，没有检测延迟。我们的EC-CFI原型旨在通过在执行前使用不同的密钥加密每个函数来防止对手使用错误逃离程序的调用图。在运行时，被插装的程序动态地导出解密密钥，确保只有当程序遵循预期的调用图时，代码才能被成功解密。为了在英特尔商用系统上实现这种级别的保护，我们引入了扩展页表（EPT）别名，通过结合英特尔的TME-MK和虚拟化技术，使我们能够实现功能粒度加密。我们开源了基于LLVM的自定义工具链，该工具链使用EC-CFI自动保护任意程序。此外，我们使用SPEC CPU 2017和Embench-IoT基准测试评估了我们的EPT别名方法，并讨论和评估了潜在的TME-MK硬件更改，以最大限度地减少运行时开销。
2023-03-24 cs.CR
Demoting Security via Exploitation of Cache Demote Operation in Intel's Latest ISA Extension
本文研究英特尔cldemote扩展的安全风险，发现其非特权访问等属性可被利用，提出Flush+Demote和Demote+Time两种攻击原语，能构建隐蔽通道、加速内核基地址去随机化及驱逐集构建，并分析ISA扩展的攻击特征与对策。
2025-04-17 cs.CR
MemJam: A False Dependency Attack against Constant-Time Crypto Implementations
缓存攻击利用密码实现的内存访问模式。常数时间实现技术已经成为对抗缓存定时攻击的一种不可或缺的工具。这些技术设计密码操作的存储器访问以遵循统一的密钥独立模式。但是，恒定时间行为取决于底层架构，后者可能非常复杂，并且经常包含未发布的功能。CacheBleed攻击的目标是缓存库冲突，从而使微架构侧信道对手只能观察具有缓存行粒度的内存的假设无效。在这项工作中，我们提出MemJam，一个侧信道攻击，利用错误的内存读写后的依赖关系，并提供了一个高品质的内部缓存级定时通道。作为概念验证，我们演示了对AES的恒定时间实现以及当前英特尔集成性能原语（Intel IPP）加密库中带缓存保护的SM4实现的首次密钥恢复攻击。此外，我们通过在使用前述AES的恒定时间实现来执行加密的飞地上再现AES密钥恢复结果，来展示对SGX的第一次内部高速缓存级定时攻击。我们的研究结果表明，我们不仅可以使用这个侧通道，有效地攻击内存依赖的密码操作，但也绕过建议的保护。与CacheBleed相比，它仅限于旧一代处理器，MemJam是第一个适用于所有主要英特尔处理器的内部缓存级别攻击，包括支持SGX扩展的最新一代处理器。
2017-11-21 cs.CR
Attacks on Continuous Chaos Communication and Remedies for Resource Limited Devices
本文针对资源受限设备中连续混沌通信面临的物理与加密攻击，系统分析攻击类别并提出基于蔡氏方程电路架构的低成本应对措施，以保护用户信息安全。
2023-05-26 cs.CR
On the security of the Yen-Guo's domino signal encryption algorithm (DSEA)
近年来，一种新的多米诺信号加密算法（DSEA）被提出用于数字信号的传输，特别是数字图像和视频的传输。本文分析了DSEA的安全性，指出其存在以下缺陷：1）对蛮干攻击的安全性估计过高; 2）对纯密文攻击的安全性不足，仅一个密文就足以得到明文的部分信息并破解子密钥的值; 3）在秘密密钥可以从仅一个已知/选择的明文和对应的密文的多个连续字节恢复的意义上，其对于已知/选择的明文攻击是不安全的。给出了实验结果来展示所提出的攻击的性能，并讨论了改进DSEA的一些对策。
2006-08-27 cs.CR cs.MM nlin.CD
Privacy-Preserving Federated Learning Scheme with Mitigating Model Poisoning Attacks: Vulnerabilities and Countermeasures
该研究发现双服务器隐私保护联邦学习方案在防御模型投毒时存在隐私泄露漏洞，提出含双陷门FHE、安全归一化判断、安全余弦相似度检测的PBFL方案，兼具隐私保护与抗投毒能力，效率优于现有方案。
2025-07-30 cs.CR
KeyDrown: Eliminating Keystroke Timing Side-Channel Attacks
除了加密秘密，侧信道攻击还泄漏敏感的用户输入。最精确的攻击利用缓存计时或中断信息来监视缓存计时，并随后推断键入的单词和句子。先前提出的对策未能防止恶意定时攻击，因为它们不能保护整个软件栈中的恶意处理。我们使用KeyDrown来缩小这一差距，这是一种针对定时攻击的新防御机制。KeyDrown在内核中注入了大量的伪伪内核，以防止对内核的基于中断的攻击和Prime+Probe攻击。所有缓存（包括假缓存）都通过共享库小心地传播，以隐藏任何缓存活动，从而防止Flush+ Rackad攻击。最后，我们为用户空间程序中的密码输入提供了针对Prime+Probe的额外保护。我们表明，攻击者无法区分假的黑客攻击从真正的黑客攻击了，我们评估KeyDrown的商品笔记本电脑以及两个Android智能手机。我们表明，KeyDrown消除了任何优势，攻击者可以从使用中断或缓存侧通道信息。
2017-06-20 cs.CR
Systematic Assessment of Cache Timing Vulnerabilities on RISC-V Processors
本文为RISC-V处理器移植了缓存时序漏洞基准测试，并评估三款商用核心，发现C910漏洞源更多，65.9%漏洞普遍存在，旨在助力早期安全设计。
2025-10-10 cs.CR
Smuche: Scalar-Multiplicative Caching in Homomorphic Encryption
University of Washington（华盛顿大学）
针对同态加密中现有缓存技术（如Rache）因明文特征导致线性开销的问题，提出常数时间标量乘法缓存技术Smuche，通过标量乘法与常数时间随机性实现参数无关的缓存，实验证明其优于Rache和CKKS。
2023-12-26 cs.CR cs.LG cs.PF
BackCache: Mitigating Contention-Based Cache Timing Attacks by Hiding Cache Line Evictions
本文提出软硬件协同设计 BackCache，利用全相联备份缓存隐藏 L1 数据缓存行驱逐，并结合 RURP 与动态备份缓存缩放机制缓解缓存计时攻击，理论分析和 gem5 评估表明其安全有效且性能开销较低。
2024-06-12 cs.AR cs.CR
A Compiler Assisted Scheduler for Detecting and Mitigating Cache-Based Side Channel Attacks
侧信道攻击通过巧妙地利用信息泄漏来窃取密钥，因此可以破解加密。因此，侧信道攻击的检测和缓解是非常重要的问题，但是文献中提出的解决方案具有局限性，因为它们在服务器上的真实世界多租户设置中不起作用，具有高误报，或者具有高开销。在这项工作中，我们展示了一个编译器引导的调度程序，BISTOWN，检测基于缓存的侧信道攻击的进程调度多租户服务器农场。该解决方案的一个关键元素涉及使用缓存未命中模型，该模型由编译器插入到循环嵌套的入口处，以预测相应循环的缓存未命中。这种插入的库调用或信标在运行时间将高速缓存未命中信息传送给调度器，调度器使用它来共同调度进程，使得它们的组合高速缓存占用空间不超过最后一级高速缓存的最大容量。然后监视调度的进程的实际与预测的缓存未命中，并且当检测到异常时，调度器执行搜索以隔离攻击者。我们表明，Biscrete能够检测和减轻Prime+Probe，Flush+ Flush和Flush+Flush攻击OpenSSL加密算法的F分数为1，也可以检测和减轻视觉应用程序套件的服务降级的F分数为0.9375。在无攻击的情况下，该方案的开销很低（最高可达6%）。在攻击的情况下，该方案最终的开销不到11%，并且在某些情况下能够将服务质量降低40%。凭借这些许多理想的功能，例如处理多租户的能力，早期检测攻击的能力，减轻这些攻击的能力，以及低运行时开销，BISTORM是一个实用的解决方案。
2020-10-27 cs.CR
Rowhammer.js: A Remote Software-Induced Fault Attack in JavaScript
软件安全中的一个基本假设是，内存位置只能由可能写入该内存位置的进程修改。然而，最近的研究表明，DRAM中的寄生效应可以改变存储单元的内容，而不访问它，而是通过以高频率访问其他存储单元。这种所谓的Rowhammer错误发生在今天的大多数内存模块中，并对所有受影响系统的安全性产生致命后果，例如，特权升级攻击。到目前为止，所有与Rowhammer相关的研究和攻击都依赖于缓存刷新指令的可用性，以便以足够高的频率访问DRAM模块。我们克服了这个限制，击败复杂的缓存替换策略。我们表明，高速缓存可以被迫进入快速缓存驱逐触发Rowhammer错误，只有定期的内存访问。这允许在高度受限甚至脚本环境中触发Rowhammer错误。我们演示了一个完全自动化的攻击，只需要一个网站与JavaScript触发远程硬件故障。因此，我们可以不受限制地访问网站访问者的系统。我们表明，攻击的现成的系统。现有的对策无法防止这种新的Rowhammer攻击。
2016-04-05 cs.CR
The Dark (and Bright) Side of IoT: Attacks and Countermeasures for Identifying Smart Home Devices and Services
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Hamad bin Khalifa University（哈马德·本·哈利法大学）
我们提出了一种新的基于机器学习的攻击，它利用网络模式来检测智能物联网设备的存在和WiFi无线电频谱中运行的服务。我们进行了广泛的测量活动的数据汇集，我们建立了一个模型，描述了三个流行的物联网灵巧家庭设备，即，Google Nest Mini、Amazon Echo和Amazon Echo Dot。我们证明，它是可能的，以压倒性的概率检测和识别他们的存在和上述设备在拥挤的WiFi场景中运行的服务。这项工作证明，标准的加密技术本身不足以保护最终用户的隐私，因为网络流量本身暴露了设备和相关服务的存在。虽然需要做更多的工作来防止不受信任的第三方检测和识别用户的设备，但我们引入了Eclipse，这是一种减轻这些类型攻击的技术，它重塑了流量，使设备和相关服务的识别类似于随机分类基线。
2021-07-25 cs.CR cs.LG
RollingCache: Using Runtime Behavior to Defend Against Cache Side Channel Attacks
本文提出RollingCache缓存设计，通过全缓存运行时行为控制的动态映射改变争用地址集合，无需地址加密或缓存分区即可防御同核或跨核争用攻击，在SPEC-2017混合负载下性能开销仅1.67%。
2024-08-26 cs.AR cs.CR
The Spy in the Sandbox -- Practical Cache Attacks in Javascript
我们提出了第一个微架构的侧信道攻击，它完全在浏览器中运行。与其他此类作品不同，这种攻击不需要攻击者在受害者的机器上安装任何软件-为了便于攻击，受害者只需要浏览包含攻击者控制内容的不受信任的网页。这使得攻击模型具有高度可扩展性，并且与当今的Web非常相关和实用，特别是因为目前访问Internet的大多数桌面浏览器都容易受到这种攻击。我们的攻击是Yarom等人的末级缓存攻击的扩展，允许远程攻击者恢复属于其他进程、其他用户、甚至与受害者web浏览器在同一物理主机上运行的其他虚拟机的信息。我们描述了我们的攻击背后的基本原理，使用高带宽隐蔽通道评估其性能，最后用它来构建一个系统范围内的鼠标/网络活动记录器。防御这种攻击是可能的，但所需的对策可能会对Web浏览器和计算机的其他良性使用造成不切实际的成本。
2015-03-01 cs.CR cs.NI
TI-DNS: A Trusted and Incentive DNS Resolution Architecture based on Blockchain
针对DNS缓存投毒及现有防御开销高、实现复杂等问题，本文提出仅需改造解析器端的区块链架构TI-DNS，通过多解析器查询投票与权益激励保证记录可信，原型实验证明其可高效防御缓存投毒。
2023-12-07 cs.CR
EXAM: Exploiting Exclusive System-Level Cache in Apple M-Series SoCs for Enhanced Cache Occupancy Attacks
针对苹果M系列SoC中排他性系统级缓存（SLC），本文通过逆向工程明确其结构与策略，提出粗粒度网站指纹识别、细粒度像素窃取及新型屏幕捕获攻击，揭示该系列芯片漏洞并强调异构环境下防护的迫切性。
2025-04-18 cs.AR cs.CR
Cipherfix: Mitigating Ciphertext Side-Channel Attacks in Software
本文提出软件方案Cipherfix，通过污点跟踪与二进制插桩定位敏感数据并在写入内存前掩码，无需重编译即可缓解TEE中的密文侧信道攻击。
2023-03-01 cs.CR
Modern Hardware Security: A Review of Attacks and Countermeasures
本文综述现代计算系统中的硬件安全漏洞与防御措施，系统梳理侧信道、故障注入、内存加密、安全启动及 RISC-V 架构挑战。
2025-01-08 cs.AR cs.CR
Efficient and Implementation-Hardened RBLWE on Commodity Cortex-M Microcontrollers
Department of Electrical Engineering, Lahore University of Management Sciences（拉合尔管理科学大学电气工程系）
本文在商用 ARM Cortex-M33 上实现 ISA 加速且加固的 RBLWE 加密，通过 SIMD 打包与硬件 TRNG 获得最高 4.06 倍加速，并叠加四层对策，验证了加速与安全的实用权衡。
2026-10-07 cs.AR cs.CR
