Trusted execution environments are quickly rising in popularity as they enable to run workloads in the cloud without having to trust cloud service providers, by offering additional hardware-assisted security guarantees. One key mechanism for server-grade TEEs is main memory encryption, as it not only prevents system-level attackers from reading the TEE's content, but also provides protection against physical, off-chip attackers. The recent Cipherleaks attacks show that the memory encryption system of AMD SEV-SNP and potentially other TEEs are vulnerable to a new kind of attack, dubbed the ciphertext side-channel. The ciphertext side-channel allows to leak secret data from TEE-protected implementations by analyzing ciphertext patterns exhibited due to deterministic memory encryption. It cannot be mitigated by current best practices like data-oblivious constant-time code. As these ciphertext leakages are inherent to deterministic memory encryption, a hardware fix on existing systems is unlikely. Thus, in this paper, we present a software-based, drop-in solution that can harden existing binaries such that they can be safely executed under TEEs vulnerable to ciphertext side-channels. We combine taint tracking with both static and dynamic binary instrumentation to find sensitive memory locations and prevent the leakage by masking secret data before it gets written to memory. This way, although the memory encryption remains deterministic, we destroy any secret-dependent patterns in encrypted memory. We show that our proof-of-concept implementation can protect constant-time EdDSA and ECDSA implementations against ciphertext side-channels.


翻译:信任的执行环境正在迅速增加,因为它们能够通过提供额外的硬件辅助安全保障来控制云层服务供应商的工作量,而无需信任云层服务供应商。服务器级TEE系统的一个关键机制是主要的记忆加密。服务器级TEE系统的关键机制是主要记忆加密,因为它不仅防止系统级攻击者阅读TEE的内容,而且还提供了防范物理和非芯片攻击者的保护措施。最近的Cifferleaks袭击表明,AMD SEV-SNP和其他潜在TEE的内存加密系统很容易受到新的攻击,被蒙上密码文本的侧通道。因此,在本文中,我们提出了一个基于软件的、投放的解决方案,可以从TEE保护的执行中泄漏秘密数据,通过分析因确定性记忆加密加密而出现的密码模式。这无法通过当前最佳的做法,例如数据显眼的恒定时间代码来减轻。由于这些密码渗漏是遏制记忆加密所固有的,因此现有系统的侧面硬件修正是不可能的。因此,在本文中,我们提出了一个基于软件的侧面解决方案,可以将现有的硬的硬面解决方案从TEE保护现有存储系统,这样可以安全地将内存的内存的内存的内存数据跟踪到我们的内存的内存数据追踪到动态的内存系统。

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