针对Cache攻击的动态随机化防御方法研究

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1、学校代号０５３２Ｓ１５１０Ｗ０６４９１学号分类号ＴＰ３９３密级＃ＨＵＮＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ工程硕士学位论文针对Ｃａｃｈｅ攻击的动态随机化防御方法研究学位申请人姓名唐文娟培养单位信息科学与工程学院导师姓名及职称陈浩教授陈展高级工程师学科专业计算机技术研究方向缓存攻击与防御论文提交日期２０１８年５月２日学校代号：１０５３２学号：Ｓ１５１０Ｗ０６４９密级：湖南大学硕士学位论文针对Ｃａｃｈｅ攻击的动态随机化防御方法研究学位申请人姓名：唐文娟导师

2、姓名及职称：陈浩教授陈展高级工程师培荞单位：信息科学与工程学院专业名称：计算机技术论女提交日期：２０１８年５月２日论文答辩日期：２０１８年５月１１日答辩委员会主席：骆嘉伟教授ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｆｅｎｓｅｙＡａｉｎｓｔＣａｃｈｅＡｔｔａｃｋｓｇｂｙＴＡＮＧＷｅｎｕａｎｊＢ．Ｅ．（ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｔｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ）２０１５Ａｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃ

3、ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐＲｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｅｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｑｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｉｎＣｏｎｐｕｔｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｖ＾ｅｒｖｉｓｏｒＰｒｏｆｅｓｓｏｒＣＨＥＮＨａｏＳｅｎｉｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒＣＨＥＮＺｈａｎＭａｙ，２０１８湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研宄所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容

4、外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体。本人完全意识到本声明的法律，均己在文中以明确方式标明后果由本人承担。作者签名：廣必媾曰期：绡砰ｙ月４曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学，可以采用影印位论文。本学位论文属于１、保密□年解

5、密后适用本授权书。，在２、不保密０。（请在以上相应方框内打）：曰期作者签名：加鮮Ｔ月邛曰癀忒娘丨Ｊ导师签名：為４曰期：＃年月说曰Ｉ针对Ｃａｃｈｅ攻击的动态随机化防御方法研究＾摘要Ｃ一ａｃｈｅ攻击是种严重威胁到系统安全的旁路攻击，涉及到服务器、桌面以及嵌入式等各种领域的主流计算机系统。其攻击方式为基于Ｃａｃｈｅ命中和Ｃａｃｈｅ失效的时间差异来探测目标程序执行过程中的内存以及Ｃａｃｈｅ的访问情况，最终获得目标程序的私密信息。，Ｆｌｕｓｈ＋Ｒｅｌｏａｄ这Ｃａｃｈｅ攻在攻击方面本文以种细粒度的击类型应用为例，

6、展开了针对Ｌｉｎｕｘ上用户键盘输入的侦听，以及对ＯｐｅｎＳＳＬ１．０．２中ＡＥＳ査找表的定位。两个Ｆｌｕｓｈ＋Ｒｅｌｏａｄ应用实例说明了此类安全问题确实存在，并且日益突出，用户的隐私需要大家采用不断完善的安全措施来保护。在防御角度，本文研究了目前业界主要的防御方法，并在着重分析了它们的一优缺点基础之上ａｃｈｅ攻击…。，提出了种针对Ｃ的防御方法动态随机化系统该一防御方案是以随机化视角来进行研究和开发的，具有定的实用性。论文的主要工作如下：首先，介绍了ＣＰＵ内存架构，并详细分析了目前主要的四种Ｃａｃｈｅ攻击方法，包括其基本实

7、现以及攻击和防御技术的新发展。一ｕ其次，本文选取了其中种主要的Ｃａｃｈｅ攻击方法Ｆｌｓｈ＋Ｒｅｌｏａｄ作为代表，研究其在攻击方面的两个应用场景：Ｌｉｎｕｘ用户操作的监听以及ＡＥＳ加密攻击，并提炼出该攻击的一般工作模式，即首先攻击者使用ｄｆｌｕｓｈ指令擦除特定的Ｃａｃｈｅ行，然后在目标进程执行之后，侦测被擦除的Ｃａｃｈｅ行是否被目标进程加载。再次，本文根据随机化的两个指标：有效性目标和性能目标，设计了动态随、机化系统级别的防御策略，该系统从代码随机化栈随机化、堆随机化这三个角度细化随机粒度、将随机化时刻推迟到运行时、随机化物理地址

8、，充分提高随机化水平一个编译转换器