近年来不断曝光的处理器漏洞,揭示了处理器以性能优先的设计原则和经典性能优化技术普遍存在安全风险。同时,作为云端、移动端的核心技术支撑,集成商用GPU、NPU、AI加速器的异构计算架构同样面临诸多安全挑战,企业核心模型和用户隐私数据时刻面临被窃取的风险。在2018年计算机体系结构顶级学术会议ISCA上,两位图灵奖得主提出体系结构2.0黄金时代已经到来,并强调芯片架构层面支持安全是其四大核心特征之一。设计安全的通用处理器和异构架构已逐渐成为学术界和工业界的关注焦点。本论坛聚焦处理器芯片安全,探讨未来的发展机遇和挑战。
侯锐
中国科学院信息工程研究所
侯锐,中国科学院信息工程研究所研究员,博导,网络空间安全防御重点实验室主任,国家重点研发项目首席科学家。长期从事国产自主安全可控高性能处理器芯片的研制和开发,主持、参与了多款高性能处理器芯片的设计开发工作。其中,2017年开始研制高安全高性能处理器,2019年第一款双核乱序执行高安全处理器流片成功,2021年第二款集成本团队研制安全核心的某型号商用处理器流片成功。在国内外期刊及会议上发表论文50余篇,包括ACM TOCS、TC、HPCA,ASPLOS,ISCA,S&P,DAC等多个体系结构和安全领域顶级会议及期刊,国内外已授权专利50余项。
曾晓洋
复旦大学
曾晓洋,教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者,长江学者、国家万人计划专家。担任复旦大学微电子学院副院长,集成芯片与系统全国重点实验室副主任。长期从事高能效系统芯片(SoC)设计与集成应用、智能集成系统算法与实现等方面的研究;主持承担国家自然科学基金重点项目、国家“863”信息领域重点项目等;发表论文200余篇,申请发明专利100多件;培养了超过100位的博士硕士研究生,为学术界和产业界输送高级创新人才。
报告题目:硬件安全芯片的跨层次优化技术研究
报告摘要:从硬件安全芯片的角度出发,讨论如何从算法、架构到电路跨层次优化设计角度出发开展安全芯片创新研发工作,分享团队在面向智能物联网应用的高能效密码硬件加速处理器领域的最新研究进展。
张吉良
湖南大学
张吉良,湖南大学教授,CCF容错计算专业委员会主任,CCF理事。主持国家自然科学基金优秀青年基金、国家自然科学基金联合基金重点项目、基础加强计划基金重点等。主要从事集成电路硬件安全方向研究。担任IEEE TCASI和IEEE TCASII期刊Associate Editor、电子与信息学报编委,基金委主办英文期刊Fundamental Research (IF: 6.2) 青年编委,IEEE ITC-Asia2024、CCF Chips2024、IEEE ATS2023、CCF CFTC2023等大会程序主席/执行主席。获CCF集成电路Early Carrer Award、湖南省自然科学二等奖(第一)、中国发明协会发明创业奖。
报告题目:集成电路硬件安全
报告摘要:集成电路已广泛应用于工业生产、交通运输、移动通信、金融支付等众多关系国计民生的领域,成为我国信息化和信息安全体系的重要基础。目前典型的集成电路设计已达数十个IP核、数百万条代码、数亿个晶体管的规模,且一款芯片要经过设计、制造、测试和封装等多个流程,在各个环节都可能引入安全漏洞,攻击者可以利用芯片漏洞窃取芯片敏感数据、干扰甚至破坏整个系统的运行,使得集成电路的硬件安全问题变得异常严峻。集成电路硬件是集成电路科学与工程和网络空间安全两大一级学科的新兴交叉研究方向,本报告以安全芯片面临的安全性、可靠性和性能瓶颈为主线,从电路与架构两个层次、IC for Security 和Security for IC两个角度,分享在安全芯片原语和EDA工具、密码算法硬件加速以及处理器芯片架构安全方向的最新研究成果。
钱学海
清华大学
钱学海是清华大学计算机系长聘教授,研究领域报告并行计算机体系结构、面向领域的体系结构和系统、硬件安全等。他于2013年获得美国伊利诺伊大学香槟分校博士学位,并获得W.J Poppelbaum Memorial Award。先后在南加州大学和普渡大学任教,获得美国国家自然科学基金Career Award等多项资助,并获得首届北美华人计算机协会新星奖。在国际顶级会议和期刊上发表多篇论文,进入所有四个计算机体系结构顶级会议(ISCA, ASPLOS, MICRO, HPCA) “名人堂” (Hall of Fame)。
报告题目:低开销可逆缓存一致性协议
报告摘要:近年来,Spectre和Meltdown等基于处理器推测执行的侧信道攻击给处理器安全带来全新的重大挑战,这些攻击从根本上动摇了推测执行这个多年来保证处理器性能提高的核心技术和处理器设计的基本假设。针对取消的指令,当前处理器设计保证这些指令对处理器状态不影响,但没有消除它们对缓存状态的改变,成为基于推测执行侧信道攻击的重要途径。本报告讨论一种新的低开销可逆缓存一致性协议,它可以通过两段执行的方式,修改缓存协议状态转换,在协议层面实现推测执行的访存指令对缓存状态修改的可逆性,有效防范推测执行基于缓存侧信道的攻击。和早前基于undo和redo的设计相比,本协议执行开销低,允许处理器执行和协议状态回滚并发进行。
吕勇强
清华大学
吕勇强,清华大学信息国家研究中心副研究员,教育部长江学者。主要研究安全处理器体系结构,发现Intel和ARM CPU的电压管理的重大安全漏洞——“骑士”漏洞,获得亚太硬件安全大会AsianHost 2019唯一Best Paper奖、第33届ACM CHI会议(CCF A)最佳论文提名奖,担任CCF A类领域顶级期刊IEEE TCAD、ACM IMWUT副主编,获2020年CCF自然科学奖一等奖、2019年电子学会科技进步一等奖、2014年教育部科技进步奖一等奖、2015年国家科技进步奖二等奖。
报告题目:处理器微架构侧信道
报告摘要:自从“熔断”、“幽灵”“骑士”等漏洞相继曝光以来,处理器安全漏洞问题受到高度重视。一大类漏洞与处理器高性能、低功耗等设计策略的安全缺陷有关,如乱序执行和预测执行策略中缺乏相应的权限保护机制,或者是DVFS低功耗调整策略中缺乏故障防护措施等。还有一大类具有特殊特点的漏洞或者安全缺陷,其通过观测处理器微架构功能单元或者部件的行为发起侧信道攻击。报告将重点讲述处理器微架构功能单元侧信道方面的最新发现。
申文博
浙江大学
申文博,浙江大学百人计划研究员,博士生导师,浙江大学计算机科学与工程系副主任,CCF系统软件专委、体系结构专委执行委员。研究方向为操作系统安全,云原生系统安全,芯片安全机制。在计算机安全、系统、网络国际顶级会议、期刊发表论文50余篇,获得3项杰出论文奖(NDSS 16, AsiaCCS 17, ACSAC 22)。主持国家自然科学基金、科技部重点研发课题等多项科研项目。研究成果被应用于保护超过亿部设备系统安全。
报告题目:面向XPU的智能系统内存安全架构
报告摘要:近年来,人工智能技术蓬勃发展,对人类社会和生活方式带来了深刻变革。智能计算系统作为人工智能的底座,得到了广泛的部署和应用。然而,当前的智能计算系统安全研究往往集中在模型缺陷本身,而忽视了整个系统架构的安全性。本次报告旨在探索智能计算系统的安全架构。首先探讨智能计算系统架构面临的全新安全挑战,进而提出了一种基于总线的智能计算系统安全架构,以增强分布式和设备端智能计算系统的安全性。
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