事务内存机制在系统安全中的应用:现状与展望

• 作者: 李从午 林璟锵 罗勃 蔡权伟
• 来源期刊: 信息安全学报
• 学科: 工学
• 关键词: 系统安全 事务内存 网络空间安全
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 页码范围: 45-55
• 页数: 11页
• 分类号: TP309.2
• 字数: 10509字
• 语种: 中文
• DOI: 10.19363/J.cnki.cn10-1380/tn.2019.11.04

摘要

为了提高并行程序中共享内存数据的读写访问性能,事务内存机制于1993年被提出.因为事务内存机制直接涉及内存数据的读写控制,所以也得到了系统安全研究人员的极大关注.2013年,Intel公司开始支持TSX(Transactional Synchronization eXtension)特性,第一次在广泛使用的计算机硬件中支持事务内存机制.利用事务内存机制的内存访问跟踪、内存访问信号触发和内存操作回滚,以及Intel TSX特性的用户态事务回滚处理、在Cache中执行所有操作和硬件实现高效率,研究人员完成了各种的系统安全研究成果,包括:授权策略实施、虚拟机自省、密钥安全、控制流完整性、错误恢复和侧信道攻防等.本文先介绍了各种基于事务内存机制的研究成果;然后分析了现有各种系统安全研究成果与事务内存机制特性之间的关系,主要涉及了3个角度:内存访问的控制、事务回滚处理、和在Cache中执行所有操作.我们将已有的研究成果的技术方案从3个角度进行分解,与原有的、不基于事务内存机制的解决方案比较,解释了引入事务内存机制带来的技术优势.最后,我们总结展望了将来的研究,包括:硬件事务内存机制的实现改进,事务内存机制(尤其是硬件事务内存机制)在系统安全研究中的应用潜力.