Opis projektu
Lepsze podstawy bezpieczeństwa dla wszystkich systemów opartych na oprogramowaniu
Architektura zestawu instrukcji procesora (ISA) definiuje sposób, w jaki centralna jednostka obliczeniowa (CPU) jest kontrolowana przez oprogramowanie. Aktualne formalizacje ISA nie określają wprost właściwości bezpieczeństwa gwarantowanych przez ten interfejs. W związku z tym łatwo może dojść do różnych ataków typu cache side-channel na mikroarchitekturę procesora. W ramach finansowanego przez UE projektu UniversalContracts opracowane zostanie nowe podejście do określania właściwości bezpieczeństwa ISA. Będzie ono wykorzystywało uniwersalne kontrakty, które pozwolą uchwycić wymuszone przez ISA górne granice efektów działania dowolnego (nawet kontrolowanego przez atakującego) oprogramowania. Kontrakty te mogą być stosowane do ogólnych zabezpieczeń podstawowych, mechanicznie weryfikowanych względem semantyki operacyjnej ISA.
Cel
The Instruction Set Architecture (ISA) is the interface that processor hardware offers to software developers. Current ISAs do not explicitly specify the security properties guaranteed by that interface, so that, for example, recent severe micro-architectural side-channel vulnerabilities like Spectre did not even violate the specifications. This project proposes a fundamentally new approach to specify ISA security properties by using what we call universal contracts. These are formal contracts in a compositional program logic that automatically hold for arbitrary code. Such contracts capture ISA-enforced upper bounds on the effects of arbitrary (even attacker-controlled) software. While this approach is widely different from traditional specifications, the approach looks extremely promising: universal contracts can be applied to general security primitives, mechanically verified against the ISA's operational semantics and they make it possible to obtain full-system security proofs by manually verifying only the trusted code of a sytem.
In this project, we will contribute reusable techniques and tools for applying universal contracts in realistic ISAs. To this end, we will (1) design, prove and evaluate universal contracts for ISAs with state-of-practice security primitives, (2) develop semi-automation machinery for verifying universal contracts of ISAs, (3) extend universal contracts to deal with semantic complications like concurrency or micro-architectural side-channels and (4) design, implement and evaluate techniques which facilitate the construction of trusted software that relies on universal contracts, particularly assembly-level reasoning support and secure compilers. If successful, the project has the potential to fundamentally improve the security foundations of all software-based systems, by (1) clearly dividing the security responsibilities between hardware and software developers and (2) enabling scalable, rigorous, full-system security proofs.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
3000 Leuven
Belgia