Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference (한국정보처리학회:학술대회논문집)

  • 2024.05a
  • /
  • Pages.354-357
  • /
  • 2024
  • /
  • 2005-0011(pISSN)
  • /
  • 2671-7298(eISSN)
Korea Information Processing Society (한국정보처리학회)
권호 표지

Shadow stack performance evaluation in RISC-V architecture

RISC-V 아키텍처에서의 쉐도우 스택 성능평가

  • Ha-Young Kang (Dept. of Information Convergence Engineering, Pusan National University) ;
  • Seong-Hwan Park (Dept. of Information Convergence Engineering, Pusan National University) ;
  • Dong-Hyun Kwon (School of Computer Science and Engineering, Pusan National University)
  • 강하영 (부산대학교 정보융합공학과 ) ;
  • 박성환 (부산대학교 정보융합공학과 ) ;
  • 권동현 (부산대학교 컴퓨터공학과 )
  • Published : 2024.05.23
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

본 연구에서는 RISC-V 아키텍처를 대상으로 쉐도우 스택을 적용한 벤치마크의 성능을 평가하였다. 이를 통해 RISC-V 아키텍처 상에서 쉐도우 스택이 가지는 성능 오버헤드를 측정하였다. 실험 결과, 평균 2.75%의 성능 오버헤드를 보여주었으며 이는 기준선 대비 무시할 만한 성능 오버헤드가 발생함을 보여주었다. 이러한 결과는 RISC-V 아키텍처에서 쉐도우 스택이 보안 강화에 유용하게 활용될 수 있음을 시사하며, 이를 통해 새로운 보안 메커니즘의 도입에 대한 가능성을 열어두고자 한다. 이 연구는 RISC-V 아키텍처를 기반으로 한 보안 강화 기법의 효과적인 적용에 대한 중요한 기여를 제공할 것으로 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2024 년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행된 연구임 (No.2021-0-00724, 임베디드 시스템 악성코드 탐지·복원을 위한 RISC-V 기반 보안 CPU 아키텍처 핵심기술 개발)

References

  1. Lee Y, Waterman A, Cook H, Zimmer B, Keller B, Puggelli A, Kwak J, Jevtic R, Bailey S, Blagojevic M, Chiu PF. An agile approach to building RISC-V microprocessors. ieee Micro. 2016 Mar 18;36(2):8-20.
  2. Mezger BW, Santos DA, Dilillo L, Zeferino CA, Melo DR. A survey of the RISC-V architecture software support. IEEE Access. 2022 May 10;10:51394-411.
  3. Rodrigues C, Marques I, Pinto S, Gomes T, Tavares A. Towards a heterogeneous fault-tolerance architecture based on arm and RISC-V processors. InIECON 2019-45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society 2019 Oct 14 (Vol. 1, pp. 3112-3117). IEEE.
  4. Jung J, Kim B, Cho J, Lee B. A secure platform model based on ARM platform security architecture for IoT devices. IEEE Internet of Things Journal. 2021 Sep 1;9(7):5548-60.
  5. Huang M, Song C. ARMPatch: A binary patching framework for ARM-based IoT devices. Journal of Web Engineering. 2021 Sep;20(6):1829-52.
  6. Yu S, Chen W, Li L, Qin J. Development of ARM-based embedded system for robot applications. In2006 IEEE Conference on Robotics, Automation and Mechatronics 2006 Jun 1 (pp. 1-6). IEEE.
  7. Poorhosseini M, Nebel W, Gruttner K. A compiler comparison in the risc-v ecosystem. In2020 International Conference on Omni-layer Intelligent Systems (COINS) 2020 Aug 31 (pp. 1-6). IEEE.
  8. Gomez-Sanchez G, Call A, Teruel X, Alonso L, Moran I, Perez MA , Torrents D, Berral JL. Challenges and Opportunities for RISC-V Architectures Towards Genomics-Based Workloads. InInternational Conference on High Performance Computing 2023 May 21 (pp. 458-471). Cham: Springer Nature Switzerland.
  9. Zhou J, Du Y, Shen Z, Ma L, Criswell J, Walls RJ. Silhouette: Efficient protected shadow stacks for embedded systems. In29th USENIX Security Symposium (USENIX Security 20) 2020 (pp. 1219-1236).
  10. Prandini M, Ramilli M. Return-oriented programming. IEEE Security & Privacy. 2012 Dec 10;10(6):84-7.
  11. Burow N, Zhang X, Payer M. SoK: Shining light on shadow stacks. In2019 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP) 2019 May 19 (pp. 985-999). IEEE.
  12. Zou C, Gao Y, Xue J. Practical software-based shadow stacks on x86-64. ACM Transactions on Architecture and Code Optimization (TACO). 2022 Oct 7;19(4):1-26.
  13. Li J, Chen L, Xu Q, Tian L, Shi G, Chen K, Meng D. Zipper stack: Shadow stacks without shadow. InEuropean Symposium on Research in Computer Security 2020 Sep 12 (pp. 338-358). Cham: Springer International Publishing.
  14. Choi W, Seo M, Lee S, Kang BB. SuM: Efficient shadow stack protection on ARM Cortex-M. Computers & Security. 2024 Jan 1;136:103568.