二、摘要
随着最近物联网（iot）和嵌入式设备的激增，越来越需要开发一种安全框架来保护这些设备。 risc-v是一种很有前途的开源架构，面向低功耗嵌入式设备和soc。但是，risc-v架构中缺乏实用且低开销的安全解决方案。使用risc-v工具链编译的程序仍然容易受到代码注入和代码重用攻击，例如缓冲区溢出和面向返回的编程（rop）。
在本文中，我们提出了fixer，flow integrity extensions for embedded risc-v，它是risc-v的硬件实现的安全扩展，提供了防御此类攻击的安全机制。 fixer在后向边缘（返回）和前向边缘（调用）上强制执行运行程序的细粒度控制流完整性（cfi），而无需对risc-v处理器内核进行任何体系结构修改。
我们通过利用集成的rocket自定义协处理器（rocc）来检测和防止攻击，在rocketchip（risc-v soc平台）上实现fixer。
我们通过在为测试risc-v架构而提供的一组基准上强制执行它来评估fixer。 修改基准以创建三个版本用于性能比较：（i）没有cfi执行的基线，（ii）基于软件的cfi实施的softcfi，以及（iii）具有基于rocc的cfi保护的fixer。 我们确保除cfi执行代码外，所有三个版本的基准代码保持不变。 我们使用risc-v gnu工具链编译基准测试，无需任何编译器优化，并在zybo fpga板上运行已编译的二进制文件。与现有的基于软件的解决方案相比，fixer在最短的执行时间（1.5％）和面积（2.9％）的开销下将能耗开销降低了60％。
abstract
with the recent proliferation of internet of things (iot) and embedded devices, there is a growing need to develop a security framework to protect such devices. risc-v is a promising open source architecture that targets low-power embedded devices and socs. however, there is a dearth of practical and lowoverhead security solutions in the risc-v architecture. programs compiled using risc-v toolchains are still vulnerable to code injection and code reuse attacks such as buffer overflow and return-oriented programming (rop). in this paper, we propose fixer, a hardware implemented security extension to risc-v that provides a defense mechanism against such attacks. fixer enforces fine-grained control-flow integrity (cfi) of running programs on backward edges (returns) and forward edges (calls) without requiring any architectural modifications to the risc-v processor core. we implement fixer on rocketchip, a risc-v soc platform, by leveraging the integrated rocket custom coprocessor (rocc) to detect and prevent attacks. compared to existing software based solutions, fixer reduces energy overhead by 60% at minimal execution time (1.5%) and area (2.9%) overheads.
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