[论文解读] Memory Tagging and how it improves C/C++ memory safety

Kostya Serebryany, Evgenii Stepanov+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 26, 2018

Security and Verification in Computing被引用 45

一句话总结

本文描述内存标签作为一种提高 C/C++ 内存安全性的技术，详细介绍两种实现：一个完整的硬件 SPARC 方案和一个部分硬件协助的 AArch64 编译器工具，并讨论它们的潜在影响。

ABSTRACT

Memory safety in C and C++ remains largely unresolved. A technique usually called "memory tagging" may dramatically improve the situation if implemented in hardware with reasonable overhead. This paper describes two existing implementations of memory tagging: one is the full hardware implementation in SPARC; the other is a partially hardware-assisted compiler-based tool for AArch64. We describe the basic idea, evaluate the two implementations, and explain how they improve memory safety. This paper is intended to initiate a wider discussion of memory tagging and to motivate the CPU and OS vendors to add support for it in the near future.

研究动机与目标

• 激发对 C/C++ 提高内存安全的需求，并讨论内存标签可能发挥的作用。
• 描述两种具体的内存标签实现：SPARC 硬件标签和一个 AArch64 编译器辅助工具。
• 评估这些实现如何提高内存安全，并讨论对 CPU 和操作系统厂商的更广泛影响。

提出的方法

• 解释内存标签的基本思路。
• 描述 SPARC 硬件实现及其特征。
• 描述用于 AArch64 的部分硬件辅助编译器工具。
• 在实际层面评估标签化如何改善内存安全。
• 讨论 CPU 和操作系统厂商采用的影响与建议。

实验结果

研究问题

• RQ1 什么是内存标签，它如何改善 C/C++ 的内存安全？
• RQ2 SPARC 硬件标签实现的特征与取舍是什么？
• RQ3 AArch64 编译器辅助标签工具的特征与取舍是什么？
• RQ4 内存标签如何影响 CPU/OS 生态系统的决策与采用？

主要发现

• 讨论了两种具体的内存标签方法：一个完整的硬件 SPARC 实现和一个部分硬件辅助的 AArch64 工具。
• 作者认为内存标签有望显著提高 C/C++ 的内存安全。
• 本文主张开展更广泛的讨论，并获得硬件/操作系统厂商的支持以实现实际采用。