Users are demanding increased data security. As a result, security is rapidly becoming a first-order design constraint in next generation computing systems. Researchers and practitioners are exploring various security technologies to meet user demand such as trusted execution environments (e.g., Intel SGX, ARM TrustZone), homomorphic encryption, and differential privacy. Each technique provides some degree of security, but differs with respect to threat coverage, performance overheads, as well as implementation and deployment challenges. In this paper, we present a systemization of knowledge (SoK) on these design considerations and trade-offs using several prominent security technologies. Our study exposes the need for \textit{software-hardware-security} codesign to realize efficient and effective solutions of securing user data. In particular, we explore how design considerations across applications, hardware, and security mechanisms must be combined to overcome fundamental limitations in current technologies so that we can minimize performance overhead while achieving sufficient threat model coverage. Finally, we propose a set of guidelines to facilitate putting these secure computing technologies into practice.


翻译:用户要求提高数据安全。因此,安全正在迅速成为下一代计算机系统中的头等设计限制。研究人员和从业人员正在探索各种安全技术,以满足用户需求,例如信任的执行环境(例如英特尔SGX、ARM Trustone)、同质加密和不同的隐私。每种技术都提供一定程度的安全,但在威胁覆盖、性能管理以及实施和部署挑战方面各不相同。在本文中,我们介绍了利用若干突出的安全技术将这些设计考虑和权衡的知识系统化。我们的研究揭示了需要使用各种安全技术实现高效率和高效力的用户数据安全解决方案。特别是,我们探讨如何将各种应用、硬件和安全机制的设计考虑结合起来,以克服当前技术中的基本限制,从而在达到足够的威胁模型覆盖的同时,尽可能减少绩效管理。最后,我们提出了一套准则,以便利将这些安全的计算机技术付诸实践。

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