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P2 Pentimento: Data Remanence in Cloud FPGAs

Pentimento:云 FPGA 中的数据残留
ASPLOS Proceedings of the 29th ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, Volume 22024匹配度 0/10 · 该论文研究云 FPGA 中的硬件数据残留与侧信道密钥恢复,属于硬件安全方向,与用户关注的程序静态分析、LLM/Agent、浮点程序分析及贝叶斯程序分析均无直接关联。引用 7 inbox
Colin Drewes, Olivia Weng, Andres Meza, Alric Althoff, David Kohlbrenner, Ryan Kastner, Dustin Richmond
crossref: 2026-09-12dblp: 2026-09-12arxiv: 2026-09-12

AI 速览

一句话:利用偏置温度不稳定性与时序传感器,从云 FPGA 恢复已移除的数据和 AES 密钥。

该论文研究云 FPGA 中的数据残留威胁:远程攻击者可恢复属于先前用户或专有设计镜像的已移除数据,作者称之为 FPGA pentimento。其成因是底层晶体管受偏置温度不稳定性(BTI)影响,使先前数据在器件上留下可测量的退化痕迹。攻击者使用时数转换器(TDC)测量这种时序退化,从而(1)从 AWS marketplace 上可获取的加密 FPGA 设计镜像中提取专有细节或密钥,以及(2)恢复云 FPGA 前用户的信息。作者在 AWS F1 上验证了这些威胁模型,并在其中一种模型下成功恢复 AES 密钥。该工作表明云 FPGA 的多租户隔离面临残留数据泄漏风险。

问题
远程攻击者能否从云 FPGA 中恢复已移除的先前用户数据或专有设计镜像信息,以及这种数据残留如何威胁多租户云 FPGA 的安全隔离。
方法
利用偏置温度不稳定性(BTI)在晶体管上留下的退化痕迹,使用时数转换器(TDC)作为信号时序传感器进行测量,以推断先前数据;并构建针对加密设计镜像和前用户信息的威胁模型。
评估
在 AWS F1 云 FPGA 上验证威胁模型,并在其中一种模型下成功恢复 AES 密钥;实验还展示从 AWS marketplace 加密设计镜像中提取专有细节或密钥的可能性。
原文摘要(Abstract)

Remote attackers can recover "FPGA pentimento" - long-removed data belonging to a prior user or proprietary design image on a cloud FPGA. Just as a pentimento of a painting can be exposed by infrared imaging, FPGA pentimentos can be exposed by signal timing sensors. The data constituting an FPGA pentimento is imprinted on the device through bias temperature instability effects on the underlying transistors. Measuring this degradation using a time-to-digital converter allows an attacker to (1) extract proprietary details or keys from an encrypted FPGA design image available on the AWS marketplace and (2) recover information from a previous user of a cloud-FPGA. These threat models are validated on AWS F1, with successful AES key recovery under one model.

链接与引用

DOI 原文 · arXiv · PDF(开放获取) · DBLP

BibTeX
@inproceedings{abs-2303-17881,
  title = {Pentimento: Data Remanence in Cloud FPGAs},
  author = {Colin Drewes and Olivia Weng and Andres Meza and Alric Althoff and David Kohlbrenner and Ryan Kastner and Dustin Richmond},
  booktitle = {ASPLOS},
  year = {2024},
  doi = {10.1145/3620665.3640355}
}