Se presenta la versi\u00f3n final de la especificaci\u00f3n de la plataforma de hardware y software CHERIoT 1.0 (Extensi\u00f3n de Hardware de Capacidad para RISC-V para Internet de las Cosas), que define la extensi\u00f3n del conjunto de instrucciones (ISA) para crear dispositivos seguros. CHERIoT proporciona capacidades de hardware para rastrear el acceso a la memoria, verificar la validez de los punteros y garantizar la aislamiento de bloques de c\u00f3digo. Al mismo tiempo, se public\u00f3 un lanzamiento estable del modelo formal de referencia CHERIoT ISA, definido en el lenguaje Sail. Los avances del proyecto se distribuyen bajo la licencia BSD. <\/p>\n
El proyecto CHERIoT fue creado por Microsoft para abordar problemas de seguridad en el c\u00f3digo existente en los lenguajes C y C++, protegiendo dicho c\u00f3digo sin necesidad de reescribirlo. La protecci\u00f3n se implementa mediante un compilador modificado que utiliza un conjunto de instrucciones del procesador (ISA) ampliado para garantizar la integridad de los punteros, controlar los l\u00edmites al trabajar con memoria y prevenir el acceso a memoria liberada. En 2023, los avances de CHERIoT fueron abiertos y transformados en un proyecto colaborativo, al que se unieron otras empresas. <\/p>\n
Los componentes de hardware de CHERIoT se presentan en forma de un microcontrolador basado en la arquitectura RISC-V, que implementa la arquitectura de procesador segura CHERI (Capability Hardware Extension to RISC-V) con un modelo de acceso controlado a la memoria basado en \u00abcapability\u00bb (cada operaci\u00f3n de lectura y escritura en memoria est\u00e1 autorizada). Sobre la arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA) proporcionada en CHERIoT, se ha desarrollado un modelo de software que garantiza la seguridad en el manejo de la memoria a nivel de objetos individuales, proporcionando protecci\u00f3n contra el acceso a memoria ya liberada y implementando un sistema ligero de aislamiento de acceso a la memoria. <\/p>\n
El mencionado modelo de software de protecci\u00f3n se refleja directamente en el modelo de lenguaje C\/C++, lo que permite aplicarlo a aplicaciones existentes, cuya protecci\u00f3n solo requiere recompilaci\u00f3n y ejecuci\u00f3n en hardware compatible con la ISA CHERIoT. Por ejemplo, la aplicaci\u00f3n de CHERIoT permite realizar autom\u00e1ticamente la verificaci\u00f3n de l\u00edmites, rastrear el tiempo de vida de las \u00e1reas de memoria y garantizar la integridad de los punteros en los componentes que procesan datos no confiables, sin necesidad de hacer cambios en el c\u00f3digo. <\/p>\n
Entre los problemas que se bloquean con CHERIoT: <\/p>\n
Adem\u00e1s de la especificaci\u00f3n y el modelo formal, el proyecto desarrolla una implementaci\u00f3n de referencia de una CPU RISC-V de 32 bits Ibex con soporte para ISA CHERIoT y una herramienta de LLVM modificada. Los esquemas del prototipo de la CPU y las descripciones de los bloques de hardware en lenguaje Verilog se distribuyen bajo la licencia Apache 2.0. Se utiliz\u00f3 el n\u00facleo Ibex del proyecto lowRISC como base para la CPU. A partir del n\u00facleo CHERIoT Ibex, se est\u00e1n preparando para la producci\u00f3n en masa los chips ICENI, cuya venta est\u00e1 programada para el pr\u00f3ximo a\u00f1o. Por separado, Microsoft est\u00e1 desarrollando el microcontrolador Kudu con soporte para ISA CHERIoT. Ibex y Kudu ya son compatibles con la especificaci\u00f3n CHERIoT 1.0. Se est\u00e1 trabajando en la estandarizaci\u00f3n de las extensiones CHERI para procesadores RISC-V en la organizaci\u00f3n RISC-V International. <\/p>\n
Adem\u00e1s, se est\u00e1 desarrollando un emulador de la plataforma basado en FPGA y un contenedor Docker para desarrolladores con herramientas preinstaladas y un simulador de CPU Ibex, implementado con Verilator. Adem\u00e1s, se ha preparado un prototipo de sistema operativo en tiempo real CHERIoT RTOS, que permite la aislamiento de compartimentos (compartment) incluso en sistemas integrados con 256 MB de RAM. El c\u00f3digo de CHERIoT RTOS est\u00e1 escrito en C++ y se distribuye bajo la licencia MIT. Los componentes b\u00e1sicos del sistema operativo est\u00e1n organizados en forma de compartimentos, tales como el cargador, el planificador y el sistema de distribuci\u00f3n de memoria. <\/p>\n