Die endg\u00fcltige Version der Spezifikation der Programm- und Hardwareplattform CHERIoT 1.0 (Capability Hardware Extension to RISC-V f\u00fcr das Internet der Dinge) wurde vorgestellt. Sie definiert die Erweiterung des Befehlssatzes (ISA) zur Schaffung sicherer Ger\u00e4te. CHERIoT bietet hardwareseitige Funktionen zur \u00dcberwachung des Zugriffs auf den Speicher, zur \u00dcberpr\u00fcfung der Korrektheit der Arbeit mit Zeigern und zur Gew\u00e4hrleistung der Isolation von Codebl\u00f6cken. Gleichzeitig wurde ein stabiler Release des Referenzmodells der formalen CHERIoT ISA ver\u00f6ffentlicht, das in der Sprache Sail definiert ist. Die Ergebnisse des Projekts werden unter der BSD-Lizenz ver\u00f6ffentlicht. <\/p>\n
Das CHERIoT-Projekt wurde von Microsoft ins Leben gerufen, um Sicherheitsprobleme im bestehenden Code in C- und C++-Sprachen zu l\u00f6sen und solchen Code zu sch\u00fctzen, ohne ihn neu zu schreiben. Der Schutz erfolgt durch den Einsatz eines modifizierten Compilers, der einen erweiterten Satz von Prozessoranweisungen (ISA) verwendet, um die Integrit\u00e4t von Zeigern zu gew\u00e4hrleisten, die Grenzen bei der Arbeit mit Speicher zu kontrollieren und den Zugriff auf freigegebenen Speicher zu verhindern. Im Jahr 2023 wurden die Ergebnisse von CHERIoT \u00f6ffentlich gemacht und in ein gemeinsames Projekt umgewandelt, an dem sich auch andere Unternehmen beteiligten. <\/p>\n
Die Hardwarekomponenten von CHERIoT sind als Mikrocontroller auf Basis der RISC-V-Architektur gestaltet, die eine sichere Prozessorarchitektur CHERI (Capability Hardware Extension to RISC-V) mit einem speicherzugriffsbasierenden Zugriffsmodell auf der Grundlage von 'Capabilities' implementiert (jede Lese- und Schreiboperation im Speicher wird autorisiert). Die von CHERIoT bereitgestellte Befehlssatzarchitektur (ISA) bildet die Grundlage f\u00fcr ein Softwaremodell, das die Sicherheit des Speicherzugriffs auf der Ebene einzelner Objekte gew\u00e4hrleistet, Schutz vor dem Zugriff auf bereits freigegebenen Speicher bietet und ein leichtgewichtiges Isolationssystem f\u00fcr den Speicherzugriff implementiert. <\/p>\n
Das angegebene Schutzprogrammmodell spiegelt sich direkt in das Sprachmodell C\/C++ wider, was es erm\u00f6glicht, es f\u00fcr bestehende Anwendungen zu verwenden, deren Schutz lediglich eine Neukompilierung und Ausf\u00fchrung auf Hardware erfordert, die ISA CHERIoT unterst\u00fctzt. Zum Beispiel erm\u00f6glicht die Anwendung von CHERIoT, ohne \u00c4nderungen am Code automatisch Grenz\u00fcberpr\u00fcfungen, Nachverfolgung der Lebensdauer von Speicherbereichen und Gew\u00e4hrleistung der Integrit\u00e4t von Zeigern in Komponenten, die mit nicht vertrauensw\u00fcrdigen Daten arbeiten, umzusetzen. <\/p>\n
Zu den Problemen, die durch CHERIoT blockiert werden: <\/p>\n
Neben der Spezifikation und dem formalen Modell wird im Projekt eine Referenzimplementierung einer 32-Bit RISC-V CPU Ibex mit Unterst\u00fctzung von ISA CHERIoT und ein modifiziertes LLVM-Toolset entwickelt. Die Prototyp-Schemas der CPU und die Beschreibungen der Hardwarekomponenten in Verilog werden unter der Lizenz Apache 2.0 verbreitet. Als Grundlage f\u00fcr die CPU wurde der Ibex-Kern aus dem lowRISC-Projekt verwendet. Basierend auf dem CHERIoT-Kern werden die ICENI-Chips f\u00fcr die Massenproduktion vorbereitet, deren Markteinf\u00fchrung f\u00fcr das n\u00e4chste Jahr geplant ist. Separat entwickelt Microsoft den Kudu-Mikrocontroller mit Unterst\u00fctzung von ISA CHERIoT. Ibex und Kudu unterst\u00fctzen bereits vollst\u00e4ndig die CHERIoT 1.0-Spezifikation. Es werden Anstrengungen unternommen, um die CHERI-Erweiterungen f\u00fcr RISC-V-Prozessoren in der RISC-V International-Organisation zu standardisieren. <\/p>\n
Zus\u00e4tzlich wird ein Emulator der Plattform auf Basis von FPGA und ein Docker-Container f\u00fcr Entwickler mit vorinstalliertem Toolset und dem CPU-Simulator Ibex, der mit Verilator realisiert wurde, entwickelt. Dar\u00fcber hinaus wird auf der Grundlage von CHERIoT ein Prototyp eines Echtzeitbetriebssystems CHERIoT RTOS erstellt, das die Isolation von Compartments (Compartment) selbst auf eingebetteten Systemen mit 256 MB RAM erm\u00f6glicht. Der Code f\u00fcr CHERIoT RTOS ist in C++ geschrieben und wird unter der MIT-Lizenz ver\u00f6ffentlicht. Die grundlegenden OS-Komponenten, wie Bootloader, Scheduler und Speichermanagementsystem, sind in Form von Compartments gestaltet. <\/p>\n