Eş zamanlı çok işlem parçacıklı işlemcilerde adalet için güvenli önbellek paylaşımı

Abstract

Bulut bilişimin yaygınlaşması, sanallaştırma ve uzaktan çalıştırma nedeniyle sunucu kaynaklarının birden fazla bilgisayar tarafından paylaşılması, donanımı paylaşılan bir kaynak haline getirmiş ve donanım güvenliği daha fazla önem kazanmaya başlamıştır. Önbellek tabanlı yan-kanal saldırılarıyla şifreleme anahtarları gibi gizli bilgileri çıkarmanın mümkün olduğu hakkında çalışmalar yapılmaktadır. Bu durum güvenli önbellek mimarileri üzerine yapılan çalışmaları arttırmıştır. Ancak güvenli mimariler kaçınılmaz bir performans kaybıyla birlikte gelir, çünkü saldırganlardan bilgi gizlemenin işleme ya da saklama maliyeti vardır. Performansın düşüşünü kullanıcılar arasında adil bir şekilde paylaştırmak, güvenli çözümlerde göz ardı edilmiştir. Bu çalışma ile birlikte, mevcut mimarilerin performans kayıplarını analiz edip, genel çerçevenin adaletliliğini artıran yeni bir çözüm sunuyoruz. Önbellek tabanlı yan-kanal saldırılarına karşı, işlemci içindeki rakip iş parçacıkları arasında adalete saygı duyan güvenli önbellek mekanizması öneriyoruz. Önerilen FairSDP mimarisini 4 ve 8 iş parçacıklı işlemcilerde değerlendirdik. Sonuç olarak, 4 iş parçacıklı bir sistemde ortalama olarak SecDCP mimarisine kıyasla yüzde 38,6 performans artışı elde ediyoruz. 8 iş parçacıklı bir sistemde taban çizgisine göre yüzde 8,7'ye kadar performans iyileştirmesi, statik bölümlemeye kıyasla yüzde 9,2 daha iyi performans ve ortalama olarak SecDCP'ye göre yüzde 14,1 performans artışı sağlayabildiğimizi gösteriyoruz. Ayrıca, güvenli olmayan dinamik önbellek bölümleme tekniğine adalet metriği açısından çok yakın sonuçlar elde ediyoruz.