Microsoft tutvustas CHERIoT (Capability Hardware Extension to RISC-V for Internet of Things), projekti, mille eesm\u00e4rk on takistada turvaprobleeme olemasolevas C- ja C++-keeles kirjutatud koodis. CHERIoT pakub lahendust, mis kaitseb olemasolevaid C\/C++ koodibaase ilma nende \u00fcmberkirjutamiseta. Kaitse saavutatakse t\u00e4nu muudetud kompilaatori kasutamisele, mis rakendab spetsiifilist laiendatud protsessorijuhiste kogumit (ISA), andes protsessorile ja riistvaraliselt j\u00e4lgides m\u00e4lu juurdep\u00e4\u00e4su, kontrollides pointerite \u00f5igsust ja tagades koodiplokkide isoleerimise. <\/p>\n
Projekt on loodud silmas pidades, et C-keele madal tase toob kaasa vigu m\u00e4lu haldamisel, mis p\u00f5hjustavad probleeme nagu puhvri \u00fclevood, juba vabastatud m\u00e4lu juurde p\u00e4\u00e4semine, pointerite dereferentseerimine v\u00f5i topeltm\u00e4lulehtede vabastamine. Praktika n\u00e4itab, et isegi suured korporatsioonid, nagu Google ja Microsoft, kellel on ranged muudatuste \u00fclevaatamise poliitikad ja kes kasutavad kaasaegseid arendustehnikate ja staatilise anal\u00fc\u00fcsi t\u00f6\u00f6riistu, ei suuda tagada m\u00e4lu k\u00e4sitlemisel vigu (n\u00e4iteks on umbes 70% Microsofti ja Google'i tarkvaratoodete haavatavustest p\u00f5hjustatud ebaohutust m\u00e4lu k\u00e4sitlemises). <\/p>\n
Probleemi saab lahendada programmeerimiskeelte kasutamisega, mis garanteerivad m\u00e4lu ohutuse, v\u00f5i lisakontrollidega, n\u00e4iteks tavaliste pointerite asemel kasutades MiraclePtr (raw_ptr), mis teostab lisakontrolle vabastatud m\u00e4lu aladele juurdep\u00e4\u00e4semisel. Kuid sarnased meetodid sobivad pigem uue koodi jaoks ning olemasolevate C\/C++ projektide \u00fcmbertegemine on \u00fcsna keeruline, eriti kui need on m\u00f5eldud t\u00f6\u00f6tama piiratud ressurssidega keskkondades, nagu sisseehitatud s\u00fcsteemid ja asjade interneti seadmed. <\/p>\n
CHERIoT-i riistvara komponendid on kujundatud RISC-V arhitektuuri baasil mikroprotsessorina, mis rakendab kaitstud CHERI protsessori arhitektuuri (Capability Hardware Extension to RISC-V), pakkudes m\u00e4lujuhtimise mudelit p\u00f5hinevat «capability» (iga m\u00e4lusisendi ja m\u00e4lust v\u00e4lja kirjutamise tehing autoriseeritakse). CHERIoT-i pakutava k\u00e4su komplekti (ISA) arhitektuuri p\u00f5hjal on loodud tarkvaramudel, mis tagab m\u00e4luga t\u00f6\u00f6tamise turvalisuse \u00fcksikobjektide tasemel, pakkudes kaitset juba vabastatud m\u00e4lu k\u00f5netega ning rakendades kerget m\u00e4lu juurdep\u00e4\u00e4su isoleerimise s\u00fcsteemi. Antud kaitsemudel kajastub otseselt C\/C++ keelmudelis, v\u00f5imaldades selle rakendamist olemasolevate rakenduste kaitsmiseks (on vajalik ainult uuesti kompileerida ja k\u00e4ivitada seadmetel, mis toetavad CHERIoT-i ISA-d). <\/p>\n
Pakutud lahendus v\u00f5imaldab blokeerida vea, mis p\u00f5hjustab objekti m\u00e4lu \u00fcletamist, ei luba n\u00e4idikute muutmist (k\u00f5ik n\u00e4idikud peavad olema loodud juba olemasolevatest n\u00e4idikutest), j\u00e4lgib ligip\u00e4\u00e4su m\u00e4lule p\u00e4rast vabastamist (igal ligip\u00e4\u00e4sul m\u00e4lule vale n\u00e4idiku kaudu v\u00f5i n\u00e4idiku kaudu, mis viitab vabastatud objektile, tekib erand). N\u00e4iteks v\u00f5imaldab CHERIoT automaatset piirde kontrollimist, m\u00e4lupiirkondade eluea j\u00e4lgimist ja n\u00e4idikute terviklikkuse tagamist komponentides, mis t\u00f6\u00f6tlevad usaldamatuid andmeid, ilma koodi muutmata. <\/p>\n
Projekt sisaldab CHERIoT laiendatud k\u00e4su komplekti arhitektuuri spetsifikatsiooni, RISC-V 32-bitise CPU protot\u00fc\u00fcbi standardimplementatsiooni, mis toetab CHERIoT ISA-d, ja muudetud LLVM t\u00f6\u00f6riistakomplekti. CPU protot\u00fc\u00fcbi skeemid ja riistvarablokki kirjeldavad dokumendid on loodud Verilog keeles ning levitatakse Apache 2.0 litsentsi alusel. CPU aluseks on Ibex s\u00fcdamik lowRISC projektist. CHERIoT ISA koodimudel on m\u00e4\u00e4ratletud Sail keeles ja levitatakse BSD litsentsi alusel. <\/p>\n
Lisaks on esitatud CHERIoT RTOS reaalajas operatsioonis\u00fcsteemi protot\u00fc\u00fcp, mis v\u00f5imaldab isoleerida kompartemente (compartment) isegi 256 MB RAM-iga sisseehitatud s\u00fcsteemides. CHERIoT RTOSi kood on kirjutatud C++ keeles ja jaotatakse MIT litsentsi alusel. Kompartementide vormis on kujundatud OS-i p\u00f5hi komponendid, nagu laadija, ajakavaga tegelev ja m\u00e4lu jaotuss\u00fcsteem. <\/p>\n