D-Shield: Enabling Processor-side Encryption and Integrity Verification for Secure NVMe Drives
Notice bibliographique
Résumé
Ensuring the confidentiality and integrity of data stored in storage disks is essential to protect users’ sensitive and private data. Recent developments of hardware-based attacks have motivated the need to secure storage data not only at rest but also in transit. Unfortunately, existing techniques such as software-based disk encryption and hardware-based self-encrypting disks fail to offer such comprehensive protection in today’s adversarial settings. With the advances of NVMe SSDs promising ultralow I/O latencies and high parallelism, architecting a storage subsystem that ensures the security of data storage in fast disks without adversely sacrificing their performance is critical.In this paper, we present D-Shield, a processor-side secure framework to holistically protect NVMe storage data confidentiality and integrity with low overheads. D-Shield integrates a novel DMA Interception Engine that allows the processor to perform security metadata maintenance and data protection without any modification to the NVMe protocol and NVMe disks. We further propose optimized D-Shield schemes that minimize decryption/re-encryption overheads for data transfer crossing security domains and utilize efficient in-memory caching of storage metadata to further boost system performance. We implement D-Shield prototypes and evaluate their efficacy using a set of synthetic and real-world benchmarks. Our results show that D-Shield can introduce up to 17× speedup for I/O intensive workloads compared to software-based protection schemes. For server-class database and graph applications, D-Shield achieves up to 96% higher throughput over software-based encryption and integrity checking mechanisms, while providing strong security guarantee against off-chip storage attacks. Meanwhile, D-Shield shows only 6% overhead on effective performance on real-world workloads and has modest in-storage metadata overhead and on-chip hardware cost.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».