Microsoft har offentliggjort deres arbejde relateret til CHERIoT-projektet (Capability Hardware Extension to RISC-V for Internet of Things), der sigter mod at l\u00f8se sikkerhedsproblemer i eksisterende kode skrevet i C og C++. CHERIoT tilbyder en l\u00f8sning, der g\u00f8r det muligt at beskytte eksisterende kodebaser i C\/C++ uden behov for omfattende omskrivning. Beskyttelsen implementeres gennem brugen af en modificeret compiler, der anvender et specielt udvidet s\u00e6t af processorinstruktioner (ISA), der udbydes af processoren og som p\u00e5 hardware-niveau overv\u00e5ger adgang til hukommelsen, kontrollerer pointernes korrekthed og sikrer isolation af kodeblokke. <\/p>\n
Projektet er skabt med henblik p\u00e5, at det lave niveau af C-sproget ofte f\u00f8rer til fejl i hukommelsesstyring, hvilket kan resultere i problemer som buffer overflow, adgang til frigivet hukommelse, dereferencering af pointere eller dobbeltfrigivelse af hukommelse. Erfaring viser, at selv store virksomheder som Google og Microsoft, der har strenge retningslinjer for \u00e6ndringsrevision og anvender moderne udviklingsmetoder og statiske analysev\u00e6rkt\u00f8jer, ikke kan garantere frav\u00e6ret af hukommelsesfejl (for eksempel skyldes cirka 70% af s\u00e5rbarhederne i softwareprodukter fra Microsoft og Google usikker hukommelsesarbejde). <\/p>\n
Problemet kan l\u00f8ses ved brug af programmeringssprog, der garanterer sikker hukommelsesstyring, eller ved anvendelse af wrappers med ekstra kontrol, for eksempel ved at bruge specielle pointertyper som MiraclePtr (raw_ptr), som udf\u00f8rer yderligere kontroller ved adgang til frigivne hukommelsesomr\u00e5der. Men s\u00e5danne metoder er bedre egnet til ny kode, og det er temmelig problematisk at omskrive allerede eksisterende projekter i C\/C++, is\u00e6r hvis de er beregnet til drift i ressourcetr\u00e6nede milj\u00f8er, s\u00e5som indlejrede systemer og Internet of Things-enheder. <\/p>\n
CHERIoT's hardware components are designed as a microcontroller based on the RISC-V architecture, implementing the secure processor architecture CHERI (Capability Hardware Extension to RISC-V), which provides a memory access model based on 'capability' (each read and write operation is authorized). The software model built on the command set architecture (ISA) provided in CHERIoT guarantees memory operation safety at the level of individual objects, offering protection against access to already freed memory and implementing a lightweight memory access isolation system. This protection software model is directly reflected in the C\/C++ language model, allowing it to be used to secure existing applications (only recompilation and running on hardware that supports the CHERIoT ISA is required). <\/p>\n
The proposed solution allows for blocking errors that cause out-of-bounds access in memory, prevents pointer substitution (all pointers must be derived from already existing pointers), and tracks memory accesses after freeing (any access to memory through an incorrect pointer or a pointer referring to a freed object leads to an exception being generated). For example, using CHERIoT enables automatic boundary checks, tracks the lifetime of memory regions, and ensures pointer integrity in components that process untrusted data without requiring code changes. <\/p>\n
The project includes the specification of the extended command set architecture CHERIoT, a reference implementation of a 32-bit RISC-V CPU with CHERIoT ISA support, and a modified LLVM toolkit. The prototype CPU schematics and descriptions of hardware blocks in Verilog are distributed under the Apache 2.0 license. The Ibex core from the lowRISC project is used as the basis for the CPU. The CHERIoT ISA code model is defined in Sail and is distributed under the BSD license. <\/p>\n
Der prototyp af det realtidsoperativsystem CHERIoT RTOS tilbyder mulighed for isolering af kompartmenter (compartments) selv p\u00e5 indlejrede systemer med 256 MB RAM. Koden til CHERIoT RTOS er skrevet i C++ og distribueres under MIT-licensen. Grundl\u00e6ggende komponenter i OS'en, s\u00e5som bootloader, scheduler og hukommelsesfordelingssystem, er udformet i form af kompartmenter. <\/p>\n