하드웨어-소프트웨어 누출 계약의 기초

Spectre나 Meltdown 같은 마이크로아키텍처 공격은 캐시(caches)나 추측 실행(speculative execution)과 같은 마이크로아키텍처 최적화의 소프트웨어적으로 보이는 부작용을 악용하여 보안을 훼손합니다. 현대 하드웨어를 안전하게 사용하기 위해 프로그래머들은 이러한 최적화가 가지는 보안 영향을 고려해야 합니다. 하지만 명령어 집합 구조(ISA)---하드웨어와 소프트웨어 사이의 전통적인 추상화 계층---은 안전한 프로그래밍에 부적합합니다. 설계상 ISA는 마이크로아키텍처 세부 사항을 추상화하기 때문에, 그 보안 결과를 반영하지 못하는 문제가 있습니다. 이러한 공백을 채우기 위해 새로운 보안 추상화가 등장하고 있는데, 이것이 바로 하드웨어-소프트웨어 누출 계약(hardware-software leakage contracts)입니다. 이러한 계약들은 ISA 수준에서 부채널 누출(side-channel leakage)을 특성화함으로써, 현대 하드웨어에서 안전한 소프트웨어를 원칙적으로 개발할 수 있도록 지원합니다. 이를 통해 프로그래머와 컴파일러는 마이크로아키텍처에 대해 명시적으로 추론할 필요 없이, 부채널 공격에 증명 가능한 저항성을 갖는 코드를 생성할 수 있게 됩니다. 한편으로는, 하드웨어 설계자들에게 미해결되고 문서화되지 않은 부채널을 도입하지 않도록 보장하는 사양(specification)을 제공합니다. 본 논문은 이 새롭게 떠오르는 주제의 기초를 소개하며, 최근 기여와 해결되지 않은 과제들을 논의합니다.