• <ins id="pjuwb"></ins>
    <blockquote id="pjuwb"><pre id="pjuwb"></pre></blockquote>
    <noscript id="pjuwb"></noscript>
          <sup id="pjuwb"><pre id="pjuwb"></pre></sup>
            <dd id="pjuwb"></dd>
            <abbr id="pjuwb"></abbr>
            隨筆-159  評論-223  文章-30  trackbacks-0
            談兩個問題:高性能與安全性

            先談高性能:這里指代碼實現層面(非數學優化層面),使用寄存器優化,即主密鑰/輪密鑰、敏感數據比如中間/臨時變量必須存于寄存器,明文/密文放在內存(若有夠用的寄存器則放寄存器),主密鑰用特權寄存器(為支持長期存儲,比如調試寄存器、MSR寄存器),輪密鑰和敏感數據用通用寄存器。那么怎么做?穩妥快捷的方法是用匯編或內聯匯編,手工編排寄存器即構建密鑰與敏感數據到寄存器集合的映射,若用普通的匯編指令,則寄存器的映射比較自由;若用專用的加密指令,則映射相對受限。如果用高級語言比如c/c++開發,問題在于register關鍵字非強制生效,即使強制的,編譯器優化(比如公共子表達式消除)產生的中間變量及寄存器分配策略不完全可控,需要修改編譯器比如LLVM強制某些變量必須分配(特定的)寄存器,為通用性要從編程語言語法屬性到目標機器代碼生成都改動支持,這個方法實現成本有點大。下面是摘自LLVM X86RegisterInfo.td的部分寄存器
              1 // 32-bit registers
              2 let SubRegIndices = [sub_16bit, sub_16bit_hi], CoveredBySubRegs = 1 in {
              3 def EAX : X86Reg<"eax", 0, [AX, HAX]>, DwarfRegNum<[-2, 0, 0]>;
              4 def EDX : X86Reg<"edx", 2, [DX, HDX]>, DwarfRegNum<[-2, 2, 2]>;
              5 def ECX : X86Reg<"ecx", 1, [CX, HCX]>, DwarfRegNum<[-2, 1, 1]>;
              6 def EBX : X86Reg<"ebx", 3, [BX, HBX]>, DwarfRegNum<[-2, 3, 3]>;
              7 def ESI : X86Reg<"esi", 6, [SI, HSI]>, DwarfRegNum<[-2, 6, 6]>;
              8 def EDI : X86Reg<"edi", 7, [DI, HDI]>, DwarfRegNum<[-2, 7, 7]>;
              9 def EBP : X86Reg<"ebp", 5, [BP, HBP]>, DwarfRegNum<[-2, 4, 5]>;
             10 def ESP : X86Reg<"esp", 4, [SP, HSP]>, DwarfRegNum<[-2, 5, 4]>;
             11 def EIP : X86Reg<"eip", 0, [IP, HIP]>, DwarfRegNum<[-2, 8, 8]>;
             12 }
             13 
             14 // X86-64 only, requires REX
             15 let SubRegIndices = [sub_16bit, sub_16bit_hi], CoveredBySubRegs = 1 in {
             16 def R8D  : X86Reg<"r8d",   8, [R8W,R8WH]>;
             17 def R9D  : X86Reg<"r9d",   9, [R9W,R9WH]>;
             18 def R10D : X86Reg<"r10d", 10, [R10W,R10WH]>;
             19 def R11D : X86Reg<"r11d", 11, [R11W,R11WH]>;
             20 def R12D : X86Reg<"r12d", 12, [R12W,R12WH]>;
             21 def R13D : X86Reg<"r13d", 13, [R13W,R13WH]>;
             22 def R14D : X86Reg<"r14d", 14, [R14W,R14WH]>;
             23 def R15D : X86Reg<"r15d", 15, [R15W,R15WH]>;
             24 }
             25 
             26 // 64-bit registers, X86-64 only
             27 let SubRegIndices = [sub_32bit] in {
             28 def RAX : X86Reg<"rax", 0, [EAX]>, DwarfRegNum<[0, -2, -2]>;
             29 def RDX : X86Reg<"rdx", 2, [EDX]>, DwarfRegNum<[1, -2, -2]>;
             30 def RCX : X86Reg<"rcx", 1, [ECX]>, DwarfRegNum<[2, -2, -2]>;
             31 def RBX : X86Reg<"rbx", 3, [EBX]>, DwarfRegNum<[3, -2, -2]>;
             32 def RSI : X86Reg<"rsi", 6, [ESI]>, DwarfRegNum<[4, -2, -2]>;
             33 def RDI : X86Reg<"rdi", 7, [EDI]>, DwarfRegNum<[5, -2, -2]>;
             34 def RBP : X86Reg<"rbp", 5, [EBP]>, DwarfRegNum<[6, -2, -2]>;
             35 def RSP : X86Reg<"rsp", 4, [ESP]>, DwarfRegNum<[7, -2, -2]>;
             36 
             37 // These also require REX.
             38 def R8  : X86Reg<"r8",   8, [R8D]>,  DwarfRegNum<[ 8, -2, -2]>;
             39 def R9  : X86Reg<"r9",   9, [R9D]>,  DwarfRegNum<[ 9, -2, -2]>;
             40 def R10 : X86Reg<"r10", 10, [R10D]>, DwarfRegNum<[10, -2, -2]>;
             41 def R11 : X86Reg<"r11", 11, [R11D]>, DwarfRegNum<[11, -2, -2]>;
             42 def R12 : X86Reg<"r12", 12, [R12D]>, DwarfRegNum<[12, -2, -2]>;
             43 def R13 : X86Reg<"r13", 13, [R13D]>, DwarfRegNum<[13, -2, -2]>;
             44 def R14 : X86Reg<"r14", 14, [R14D]>, DwarfRegNum<[14, -2, -2]>;
             45 def R15 : X86Reg<"r15", 15, [R15D]>, DwarfRegNum<[15, -2, -2]>;
             46 def RIP : X86Reg<"rip",  0, [EIP]>,  DwarfRegNum<[16, -2, -2]>;
             47 }
             48 
             49 // XMM Registers, used by the various SSE instruction set extensions.
             50 def XMM0: X86Reg<"xmm0", 0>, DwarfRegNum<[17, 21, 21]>;
             51 def XMM1: X86Reg<"xmm1", 1>, DwarfRegNum<[18, 22, 22]>;
             52 def XMM2: X86Reg<"xmm2", 2>, DwarfRegNum<[19, 23, 23]>;
             53 def XMM3: X86Reg<"xmm3", 3>, DwarfRegNum<[20, 24, 24]>;
             54 def XMM4: X86Reg<"xmm4", 4>, DwarfRegNum<[21, 25, 25]>;
             55 def XMM5: X86Reg<"xmm5", 5>, DwarfRegNum<[22, 26, 26]>;
             56 def XMM6: X86Reg<"xmm6", 6>, DwarfRegNum<[23, 27, 27]>;
             57 def XMM7: X86Reg<"xmm7", 7>, DwarfRegNum<[24, 28, 28]>;
             58 
             59 // X86-64 only
             60 def XMM8:  X86Reg<"xmm8",   8>, DwarfRegNum<[25, -2, -2]>;
             61 def XMM9:  X86Reg<"xmm9",   9>, DwarfRegNum<[26, -2, -2]>;
             62 def XMM10: X86Reg<"xmm10", 10>, DwarfRegNum<[27, -2, -2]>;
             63 def XMM11: X86Reg<"xmm11", 11>, DwarfRegNum<[28, -2, -2]>;
             64 def XMM12: X86Reg<"xmm12", 12>, DwarfRegNum<[29, -2, -2]>;
             65 def XMM13: X86Reg<"xmm13", 13>, DwarfRegNum<[30, -2, -2]>;
             66 def XMM14: X86Reg<"xmm14", 14>, DwarfRegNum<[31, -2, -2]>;
             67 def XMM15: X86Reg<"xmm15", 15>, DwarfRegNum<[32, -2, -2]>;
             68 
             69 def XMM16:  X86Reg<"xmm16", 16>, DwarfRegNum<[67, -2, -2]>;
             70 def XMM17:  X86Reg<"xmm17", 17>, DwarfRegNum<[68, -2, -2]>;
             71 def XMM18:  X86Reg<"xmm18", 18>, DwarfRegNum<[69, -2, -2]>;
             72 def XMM19:  X86Reg<"xmm19", 19>, DwarfRegNum<[70, -2, -2]>;
             73 def XMM20:  X86Reg<"xmm20", 20>, DwarfRegNum<[71, -2, -2]>;
             74 def XMM21:  X86Reg<"xmm21", 21>, DwarfRegNum<[72, -2, -2]>;
             75 def XMM22:  X86Reg<"xmm22", 22>, DwarfRegNum<[73, -2, -2]>;
             76 def XMM23:  X86Reg<"xmm23", 23>, DwarfRegNum<[74, -2, -2]>;
             77 def XMM24:  X86Reg<"xmm24", 24>, DwarfRegNum<[75, -2, -2]>;
             78 def XMM25:  X86Reg<"xmm25", 25>, DwarfRegNum<[76, -2, -2]>;
             79 def XMM26:  X86Reg<"xmm26", 26>, DwarfRegNum<[77, -2, -2]>;
             80 def XMM27:  X86Reg<"xmm27", 27>, DwarfRegNum<[78, -2, -2]>;
             81 def XMM28:  X86Reg<"xmm28", 28>, DwarfRegNum<[79, -2, -2]>;
             82 def XMM29:  X86Reg<"xmm29", 29>, DwarfRegNum<[80, -2, -2]>;
             83 def XMM30:  X86Reg<"xmm30", 30>, DwarfRegNum<[81, -2, -2]>;
             84 def XMM31:  X86Reg<"xmm31", 31>, DwarfRegNum<[82, -2, -2]>;
             85 
             86 // YMM0-15 registers, used by AVX instructions and
             87 // YMM16-31 registers, used by AVX-512 instructions.
             88 let SubRegIndices = [sub_xmm] in {
             89   foreach  Index = 0-31 in {
             90     def YMM#Index : X86Reg<"ymm"#Index, Index, [!cast("XMM"#Index)]>,
             91                     DwarfRegAlias("XMM"#Index)>;
             92   }
             93 }
             94 
             95 // ZMM Registers, used by AVX-512 instructions.
             96 let SubRegIndices = [sub_ymm] in {
             97   foreach  Index = 0-31 in {
             98     def ZMM#Index : X86Reg<"zmm"#Index, Index, [!cast("YMM"#Index)]>,
             99                     DwarfRegAlias("XMM"#Index)>;
            100   }
            101 }
            102 
            103 // Debug registers
            104 def DR0  : X86Reg<"dr0",   0>;
            105 def DR1  : X86Reg<"dr1",   1>;
            106 def DR2  : X86Reg<"dr2",   2>;
            107 def DR3  : X86Reg<"dr3",   3>;
            108 def DR4  : X86Reg<"dr4",   4>;
            109 def DR5  : X86Reg<"dr5",   5>;
            110 def DR6  : X86Reg<"dr6",   6>;
            111 def DR7  : X86Reg<"dr7",   7>;
            112 def DR8  : X86Reg<"dr8",   8>;
            113 def DR9  : X86Reg<"dr9",   9>;
            114 def DR10 : X86Reg<"dr10", 10>;
            115 def DR11 : X86Reg<"dr11", 11>;
            116 def DR12 : X86Reg<"dr12", 12>;
            117 def DR13 : X86Reg<"dr13", 13>;
            118 def DR14 : X86Reg<"dr14", 14>;
            119 def DR15 : X86Reg<"dr15", 15>;
            120 
            121 def GR32 : RegisterClass<"X86", [i32], 32,
            122                          (add EAX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBX, EBP, ESP,
            123                               R8D, R9D, R10D, R11D, R14D, R15D, R12D, R13D)>;
            124 
            125 // GR64 - 64-bit GPRs. This oddly includes RIP, which isn't accurate, since
            126 // RIP isn't really a register and it can't be used anywhere except in an
            127 // address, but it doesn't cause trouble.
            128 // FIXME: it *does* cause trouble - CheckBaseRegAndIndexReg() has extra
            129 // tests because of the inclusion of RIP in this register class.
            130 def GR64 : RegisterClass<"X86", [i64], 64,
            131                          (add RAX, RCX, RDX, RSI, RDI, R8, R9, R10, R11,
            132                               RBX, R14, R15, R12, R13, RBP, RSP, RIP)>;

            再談安全性
            :為保障安全就復雜了,由于密鑰及敏感數據存于寄存器,首先要防止寄存器交換/拷貝到內存(為避免讀取內存的冷啟動攻擊、基于cache的側信道攻擊)的一切可能因素,比如進程調度、由信號或異步中斷引起的處理器模式切換、系統休眠,如果在用戶態實現加解密,就避免不了被調度或切換,因為單核上不可能只運行加解密進程,所以得實現在內核態。這樣一來就要在加解密中禁止搶占與中斷,考慮到系統響應,禁止的粒度不能過大最小為一個分組,分組加解密前禁止搶占與中斷(比如調用linux內核接口preempt_disablelocal_irq_save),解除禁止(比如調用linux內核接口preempt_enablelocal_irq_restore)前必須清零寄存器。在系統休眠時,禁止寄存器復制到內存,休眠恢復時在所有用戶態進程恢復前執行密鑰初始化,同理系統啟動時的密鑰初始化也得在用戶態進程運行前執行。其次要防止其它用戶態進程/內核線程/中斷服務程序讀寫寄存器尤其特權寄存器(為避免用戶態或內核態rootkit),所以要修改內核,過濾相關系統調用比如linux的ptrace,過濾相關內核函數比如linux的native_set_debugreg/native_get_debugreg。對于不可屏蔽的中斷靠禁止是無效的,只能修改中斷處理程序避免寄存器中的密鑰數據被擴散到內存,比如在中斷處理函數入口處清零相關寄存器。綜上基于已知代碼修改的防御不能防御惡意加載/修改代碼之類的攻擊,比如動態安裝的內核模塊/驅動,但可有效防御冷啟動攻擊、只讀DMA攻擊、基于cache的側信道攻擊、用戶態權限的軟件攻擊、內核態的僅運行已有代碼的軟件攻擊
            posted on 2023-11-09 16:39 春秋十二月 閱讀(4551) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Algorithm
            久久亚洲电影| 日本免费一区二区久久人人澡| 久久久久久无码国产精品中文字幕| segui久久国产精品| 久久亚洲中文字幕精品一区| 香蕉久久夜色精品国产尤物| 国产情侣久久久久aⅴ免费| 97超级碰碰碰碰久久久久 | 97视频久久久| 曰曰摸天天摸人人看久久久| 欧美日韩久久中文字幕| 99久久国语露脸精品国产| 亚洲欧美国产精品专区久久 | 久久久久99精品成人片三人毛片 | 狠狠色丁香久久综合婷婷| 久久久无码精品亚洲日韩软件| 亚洲国产精品无码久久SM| 久久精品国产亚洲精品| 精品久久久久久中文字幕| 99久久做夜夜爱天天做精品| 国产福利电影一区二区三区久久久久成人精品综合 | 久久久这里有精品| 久久www免费人成看国产片| 久久精品国产亚洲AV高清热| 少妇熟女久久综合网色欲| 久久se这里只有精品| 情人伊人久久综合亚洲| 日韩人妻无码精品久久免费一| 人妻系列无码专区久久五月天| 91精品国产高清久久久久久91| MM131亚洲国产美女久久| 99久久精品国产一区二区| 伊色综合久久之综合久久| 青青青青久久精品国产h久久精品五福影院1421 | 色综合久久综精品| 久久不射电影网| 97精品伊人久久久大香线蕉| 91精品国产高清91久久久久久| 99精品久久精品| 青青青青久久精品国产h| 国产成人精品久久亚洲高清不卡|