Protección eficiente de la comunicación de sistemas de muchos núcleos contra atacantes activos
Autores: Moriam, Sadia; Franz, Elke; Walther, Paul; Kumar, Akash; Strufe, Thorsten; Fettweis, Gerhard
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Protección eficiente de la comunicación de sistemas de muchos núcleos contra atacantes activos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistemas en chip de muchos núcleos
Redes en chip
Troyanos de hardware
Ataques activos
Protección de integridad
Codificación de red
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas en chip de muchos núcleos, junto con sus infraestructuras de comunicación establecidas, las Redes en Chip (NoC), están creciendo en complejidad, lo que fomenta la integración de componentes de terceros para simplificar y acelerar los procesos de producción. Sin embargo, esto también expone la superficie de manera adversa a ataques a través de la inyección de troyanos de hardware. Este trabajo aborda los ataques activos en las NoCs y se centra en la integridad y disponibilidad de los datos transmitidos. En particular, consideramos la modificación y/o eliminación de datos durante la transmisión como ataques activos que podrían ser realizados por enrutadores maliciosos. Para mitigar el impacto de tales ataques activos, proponemos dos soluciones ligeras que respetan las restricciones de rendimiento de las NoCs. Suponiendo la presencia de claves simétricas, estos enfoques combinan códigos de autenticación ligeros para protección de integridad con codificación de red para aumentar la eficiencia y robustez. Las soluciones propuestas evitan modificaciones no detectadas y aumentan significativamente la disponibilidad a través de una detección confiable de ataques. La eficiencia de estas soluciones se investiga en diferentes escenarios utilizando simulaciones precisas de ciclos y se analiza la sobrecarga de área en relación con los sistemas en chip de muchos núcleos de última generación. Los resultados demuestran que un esquema de autenticación con codificación de red protege la integridad de los datos con un error residual bajo de 0.2 de probabilidad de ataque con una sobrecarga de área de . Para una evaluación más rápida y flexible, se desarrolla un enfoque analítico que se valida frente a las simulaciones precisas de ciclos. El enfoque analítico es más de 1000 veces más rápido y tiene un error máximo de estimación de . Además, el modelo analítico proporciona una visión más profunda del comportamiento del sistema. Por ejemplo, revela qué factores influyen en los parámetros de rendimiento.
Descripción
Los sistemas en chip de muchos núcleos, junto con sus infraestructuras de comunicación establecidas, las Redes en Chip (NoC), están creciendo en complejidad, lo que fomenta la integración de componentes de terceros para simplificar y acelerar los procesos de producción. Sin embargo, esto también expone la superficie de manera adversa a ataques a través de la inyección de troyanos de hardware. Este trabajo aborda los ataques activos en las NoCs y se centra en la integridad y disponibilidad de los datos transmitidos. En particular, consideramos la modificación y/o eliminación de datos durante la transmisión como ataques activos que podrían ser realizados por enrutadores maliciosos. Para mitigar el impacto de tales ataques activos, proponemos dos soluciones ligeras que respetan las restricciones de rendimiento de las NoCs. Suponiendo la presencia de claves simétricas, estos enfoques combinan códigos de autenticación ligeros para protección de integridad con codificación de red para aumentar la eficiencia y robustez. Las soluciones propuestas evitan modificaciones no detectadas y aumentan significativamente la disponibilidad a través de una detección confiable de ataques. La eficiencia de estas soluciones se investiga en diferentes escenarios utilizando simulaciones precisas de ciclos y se analiza la sobrecarga de área en relación con los sistemas en chip de muchos núcleos de última generación. Los resultados demuestran que un esquema de autenticación con codificación de red protege la integridad de los datos con un error residual bajo de 0.2 de probabilidad de ataque con una sobrecarga de área de . Para una evaluación más rápida y flexible, se desarrolla un enfoque analítico que se valida frente a las simulaciones precisas de ciclos. El enfoque analítico es más de 1000 veces más rápido y tiene un error máximo de estimación de . Además, el modelo analítico proporciona una visión más profunda del comportamiento del sistema. Por ejemplo, revela qué factores influyen en los parámetros de rendimiento.