TLB Partitioning Web 演示平台

本项目是 VexRiscv Cache/TLB Partitioning 防护方案的 Web 演示与采集平台。系统包含两部分：

• 攻击 POC：在本机 WSL Ubuntu 中运行 e/ 下的 app、Bob、Mallory、Eve 程序，展示密钥恢复与窃听差异。
• 防护采集：通过本地 Node.js 后端建立到 FPGA 板卡的 SSH 会话，执行安全与性能采集并绘制结果。

e/ 和 vendor/Mastik/ 已作为普通文件目录提交到仓库，不需要再拉取子模块。

环境要求

• Windows + PowerShell
• Node.js 18 或更高版本
• npm
• WSL Ubuntu，用于攻击 POC
• WSL Ubuntu 内安装：
  • make
  • gcc
  • taskset，通常来自 util-linux
• FPGA 板卡可通过 SSH 访问

检查 WSL 基础环境：

wsl.exe -d Ubuntu --cd /mnt/c/Users/huangdan/Desktop/repo/TLB-Partitioning-Web/e --exec bash -lc "pwd; command -v make; command -v gcc; command -v taskset"

安装依赖

进入前端/后端应用目录安装 Node 依赖：

cd app
npm install

配置

主要配置文件：

app/config/demo.config.json

默认服务地址：

"server": {
  "host": "127.0.0.1",
  "port": 5177
}

默认 FPGA 目标：

Cache FPGA：192.168.1.100
TLB FPGA：192.168.1.50
用户名：root
密码：174044
工作目录：/root

板卡地址、显示名称、SSH 端口、用户名、密码和工作目录可直接在 Web“连接”页面修改并保存。也可以在服务启动前修改 fpgaTargets 中对应项。

攻击 POC 默认使用：

"unprotected": {
  "distro": "Ubuntu",
  "defaultCore": "0",
  "defaultKey": "00112233445566778899aabbccddeeff",
  "appPort": 8899,
  "buildOnStart": true
}

启动服务

在 app/ 目录启动：

npm run dev

浏览器打开：

http://127.0.0.1:5177

临时覆盖监听地址或端口：

$env:WEB_HOST="0.0.0.0"
$env:WEB_PORT="5178"
npm run dev

语法检查：

npm run check

攻击 POC 使用流程

1. 打开“攻击 POC”。
2. 确认 AES Key、逻辑核和 Mallory 参数。
3. 点击“启动实验”，后端会在 WSL Ubuntu 中编译并启动 app 和 Bob。
4. 在 Alice 输入框发送消息。
5. 点击“窃听”：未恢复密钥前只能看到密文/不可读数据。
6. 点击“恢复密钥”或“快速演示恢复”。
7. 再次点击“窃听”：恢复密钥后展示明文。
8. 点击“停止”结束本机实验。

说明：

• e/build_unprotected.sh 会构建 Mastik 和 e/ 下实验程序。
• Mallory 真实 Prime+Probe 在 WSL 中可能不稳定，演示时可使用“快速演示恢复”保证流程可展示。
• 后端会过滤 Mallory 探测阶段产生的大量 app 中间密文，避免前端日志刷屏。

防护采集使用流程

1. 打开“防护采集”。
2. 在连接页选择 Cache FPGA 或 TLB FPGA。
3. 点击“连接 FPGA”。
4. 点击“安全结果采集”或“性能结果采集”。页面会按当前连接的 TLB/Cache 类型执行对应命令。
5. 需要补充操作时，可在右侧终端手动输入命令。
6. 在“最近采集数据”查看绘图所需摘要，在“结果对比”查看对应目标的图表。

命令映射：

• TLB 安全：./test_with
• TLB 性能：CoreMark、进程/线程上下文切换和 Hackbench
• Cache 安全：CACHE_RESULT_MODE=security bash ./cache_test/cache_run.sh
• Cache 性能：CACHE_RESULT_MODE=effectiveness bash ./cache_test/cache_run.sh

板上测试命令示例

基础性能测试：

./coremark.exe

进程压力测试：

./ctxswitch_proc -n 100 -w 50 -s
./ctxswitch_proc -n 1000 -w 500 -s
./ctxswitch_proc -s

线程压力测试：

./ctxswitch_thread -s -n 100 -w 50
./ctxswitch_thread -s -n 1000 -w 500
./ctxswitch_thread -s

并发压力测试：

./hackbench_like -l 10 -p -s
./hackbench_like -l 100 -p -s
./hackbench_like -l 1000 -p -s
./hackbench_like -l 10000 -p -s

结果解析规则：

• CoreMark：解析 Iterations/Sec 作为处理器性能评分。
• ctxswitch_proc、ctxswitch_thread、hackbench_like：解析 per_switch=... ns，换算为 switches/sec。

目录说明

app/                  Web 前端和 Node.js 后端
app/config/           演示配置
app/public/           前端页面、样式和脚本
app/server/           API、SSE、SSH、WSL 进程管理
e/                    攻击 POC 本机实验程序
vendor/Mastik/        Mastik 源码及当前本地构建产物
prototype/            原型页面参考

常见问题

端口 5177 被占用

结束旧进程或修改 app/config/demo.config.json 中的 server.port。

WSL 提示 localhost 代理未镜像

这是 WSL NAT 模式下的代理提示，通常不影响本项目本地编译和运行。

攻击 POC 启动失败

检查：

• app/config/demo.config.json 中 unprotected.distro 是否与本机 WSL 发行版名称一致。
• WSL 内是否存在 make、gcc、taskset。
• e/ 是否位于当前仓库路径下。

FPGA SSH 连接失败

检查：

• 板卡 IP 是否与配置一致。
• Windows 主机是否能访问该 IP。
• 板卡 SSH 服务是否启动。
• 用户名、密码、工作目录是否正确。