焦芃源，李 涵，李翔宇，殷树娟

(1.北京信息科技大学 理学院，北京 100192；2.清华大学 微电子学研究所，北京 100084)

0 引言

为保证嵌入式设备中存储的个人隐私信息不被窃取，采用一个安全的处理器至关重要。特权模式和物理内存保护是安全嵌入式处理器的必备特性。ARM Cortex- M3架构处理器支持两种特权模式对程序访问存储器的操作做出限制[1]。x86架构处理器划分为4个特权模式，称之为保护环[2]。这种分级隔离执行[3]的策略是许多不同指令集架构处理器都采用的安全技术。RISC-V是由加州伯克利分校推出的一种精简指令集架构[4]。RISC-V指令集架构也采用特权模式来保障处理器的安全。此外，安全的内存访问权限管理是保障处理器安全的前提。RISC-V指令集架构提供了物理内存保护单元(physical memory protection unit，PMP)[5]，通过对内存访问进行控制来保证内存的安全。

已有许多学者对不同架构的处理器进行过安全性测试。李锡星等[6]针对x86架构处理器中的“幽灵”、“熔断”等漏洞，提出了基于漏洞特征提取的处理器漏洞检测技术。袁野[7]基于GlobalPlatform标准，对ARM架构的Trustzone硬件隔离机制与内存访问控制进行了安全性测试。张铮等[8]采用黑盒测试等方法对一款异构处理器的模式切换机制等功能进行了测试。但是目前针对RISC-V特权模式和物理内存防护机制的测试较少。本文基于一个RISC-V架构的32位处理器，针对RISC-V架构中的特权模式切换与物理内存访问控制这两个处理器安全特性设计了一套测试方案，并进行了测试。

1 RISC-V处理器的安全特……

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