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HBM2 DRAM 芯片中 RowHammer 的实验分析
RowHammer (RH) 是现代 DRAM 芯片的一个重大且日益恶化的安全性、可靠性问题，可利用该问题来破坏内存隔离。因此，了解真实 DRAM 芯片的 RH 特性非常重要。遗憾的是，之前没有研究广泛研究现代 3D 堆叠高带宽内存 (HBM) 芯片的 RH 漏洞，而这种芯片通常用于现代 GPU。在这项工作中，我们通过实验表征了真实 HBM2 DRAM 芯片的 RH 漏洞。我们表明：1) HBM2 内存的不同 3D 堆叠通道表现出明显不同级别的 RH 漏洞（误码率相差高达 79%），2) DRAM 组末尾的 DRAM 行（具有最高地址的行）表现出的 RH 位翻转明显少于其他行，3) 现代 HBM2 DRAM 芯片实现了未公开的 RH 防御措施，这些措施由定期刷新操作触发。我们描述了我们的观察结果对未来 RH 攻击和防御的影响，并讨论了理解 3D 堆叠存储器中的 RH 的未来工作。
从根本上理解和解决 RowHammer
我们概述了困扰现代 DRAM（动态随机存储器访问）芯片的 RowHammer 漏洞的最新发展和未来发展方向，几乎所有计算系统都使用 DRAM 芯片作为主存储器。RowHammer 是一种现象，即反复访问真实 DRAM 芯片中的某一行会导致物理上相邻的行发生位翻转（即数据损坏）。自 2014 年最初的 RowHammer 论文发表以来，许多研究都表明，这种现象会导致严重且广泛的系统安全漏洞。最近对 RowHammer 现象的分析表明，随着 DRAM 技术的不断扩展，问题变得越来越严重：较新的 DRAM 芯片在设备和电路级别上更容易受到 RowHammer 的攻击。对 RowHammer 的更深入分析表明，问题有很多方面，因为漏洞对许多变量都很敏感，包括环境条件（温度和电压）、工艺变化、存储的数据模式以及内存访问模式和内存控制策略。因此，设计出完全安全且非常高效（即性能、能耗和面积开销低）的 RowHammer 保护机制已证明非常困难，DRAM 制造商所做的尝试也表明缺乏安全保障。在回顾了利用、理解和缓解 RowHammer 的各种最新进展之后，我们讨论了我们认为对解决 RowHammer 问题至关重要的未来方向。我们主张在两个主要方向上加大研究和开发力度：1）在现场部署的尖端 DRAM 芯片和计算系统中，更深入地了解该问题及其诸多方面；2）通过系统内存协作设计和开发极其高效且完全安全的解决方案。