Tag: automated reasoning

Amazon EC2 の新しい M9g/M9gd インスタンスとともに一般提供が始まった Nitro Isolation Engine は、商用クラウド環境にデプロイされた初の形式的検証済みハイパーバイザーの重要なコンポーネントで、その唯一の役割は仮想マシン (VM) を相互に分離することです。本記事では、Isabelle/HOL 定理証明支援系を用い、機械的に検証された 330,000 行の数学的記述によって VM 間の分離を証明した手法を解説します。μRust と分離論理による機能検証、非干渉性に基づく機密性と完全性の証明を紹介します。

Amazon Web Services (AWS) は、定理証明支援系 Isabelle/HOL を用いて Nitro Isolation Engine (NIE) の正当性とセキュリティ保証を検証し、世界初の形式的に検証されたクラウドハイパーバイザーを実現しました。本記事では、ブール論理から一階述語論理、高階論理、依存型理論に至る数理論理の言語階層を解説し、Isabelle/HOL が備える数学的な記述の表現力、自動化、スケーラビリティのバランスや、sledgehammer やロケールなどの主要機能、seL4 や CRDT などの応用事例を紹介します。

AWS は、Amazon Automated Reasoning Group、AWS Cryptography、オープンソースコミュニティと協力し、ポスト量子暗号 (PQC) ML-KEM の形式的に検証された最適化実装 mlkem-native を開発しました。本記事では、CBMC によるメモリ安全性・型安全性の検証、HOL Light と s2n-bignum によるアセンブリ実装の正当性証明、SLOTHY によるマイクロアーキテクチャ最適化を組み合わせ、セキュリティ・性能・保守性を同時に実現した取り組みをご紹介します。AWS-LC への統合により、c7i や c7g で約 2 倍の性能向上を達成しました。

AWS は AES-XTS 復号の最適化された Arm64 アセンブリ実装の形式的検証に成功し、s2n-bignum ライブラリに初の AES アルゴリズムとして追加しました。本記事では、コア演算のアセンブリコードを単純化することで SLOTHY による自動最適化を可能にし、HOL Light 対話型定理証明器を用いて IEEE 1619 仕様への適合を数学的に証明したプロセスを紹介します。暗号文スティーリングや定数時間設計、メモリ安全性の検証についても解説します。

AWS では過去 10 年にわたり自動推論を適用する中で、形式的検証されたコードが未検証のコードよりもパフォーマンスに優れることが多いことを確認しています。S3 インデックスサブシステムの開発高速化、IAM 認可エンジンの 50% のパフォーマンス向上、暗号ライブラリのデプロイとコードの高速化という 3 つの事例を通じて、自動推論がシステムの正しさの保証にとどまらず、効率化と保守性の向上にもつながる好循環を紹介します。

自動推論と CPU マイクロアーキテクチャ固有の最適化を組み合わせ、AWS-LC における x25519/Ed25519 楕円曲線暗号の高速化と正当性保証を実現しました。HOL Light 定理証明器による形式的証明で実装の正しさを検証し、AWS Graviton 2、AWS Graviton 3、Intel Ice Lake の 3 つのマイクロアーキテクチャ全体で平均 86% のパフォーマンス向上を達成しています。定数時間実装によるサイドチャネル攻撃対策や、アプリケーションでの活用方法についても紹介します。

Amazon の Automated Reasoning グループが、Graviton チップにおける RSA 署名のスループットを、モンゴメリ乗算やカラツバアルゴリズム、SIMD 命令の活用により鍵サイズに応じて 33～94% 向上させました。さらに、HOL Light 対話型定理証明器と形式的検証済み多倍長整数演算ライブラリ s2n-bignum を用いて最適化コードの機能的正当性を証明し、開発時間の短縮も実現した取り組みを紹介します。

本日の発表をここでシェアしたいと思います。この発表は、AWS 上のビルダーの方のためのセキュリティ強化のみに留 […]