माइक्रोसॉफ्ट ने सी कोड सुरक्षा में सुधार के लिए एक हार्डवेयर समाधान CHERIoT खोला

माइक्रोसॉफ्ट ने CHERIoT (इंटरनेट ऑफ थिंग्स के लिए RISC-V के लिए क्षमता हार्डवेयर एक्सटेंशन) परियोजना से संबंधित विकास की खोज की है, जिसका उद्देश्य C और C++ में मौजूदा कोड में सुरक्षा समस्याओं को रोकना है। CHERIoT एक समाधान प्रदान करता है जो आपको मौजूदा C/C++ कोडबेस पर दोबारा काम किए बिना उन्हें सुरक्षित रखने की अनुमति देता है। सुरक्षा को एक संशोधित कंपाइलर के उपयोग के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है जो प्रोसेसर द्वारा प्रदान किए गए प्रोसेसर निर्देशों (आईएसए) के एक विशेष विस्तारित सेट का उपयोग करता है और हार्डवेयर स्तर पर मेमोरी एक्सेस की निगरानी करता है, पॉइंटर्स के साथ काम की शुद्धता की जांच करता है और कोड ब्लॉक के अलगाव को सुनिश्चित करता है।

प्रोजेक्ट इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए बनाया गया था कि सी भाषा की निम्न-स्तरीय प्रकृति मेमोरी के साथ काम करते समय त्रुटियों का स्रोत बन जाती है, जिससे बफर ओवरफ्लो, पहले से ही मुक्त मेमोरी तक पहुंच, पॉइंटर डीरेफरेंस या डबल फ़्रीज़ जैसी समस्याएं होती हैं। . अभ्यास से पता चलता है कि Google और Microsoft जैसे बड़े निगम भी, जिनके पास सख्त परिवर्तन समीक्षा नीति है और आधुनिक विकास विधियों और स्थैतिक विश्लेषण उपकरणों का उपयोग करते हैं, मेमोरी के साथ काम करते समय त्रुटियों की अनुपस्थिति की गारंटी नहीं दे सकते हैं (उदाहरण के लिए, Microsoft में लगभग 70% कमजोरियाँ) और Google असुरक्षित मेमोरी हैंडलिंग के कारण होता है)।

समस्या को प्रोग्रामिंग भाषाओं का उपयोग करके हल किया जा सकता है जो मेमोरी के साथ सुरक्षित संचालन की गारंटी देते हैं, या अतिरिक्त जांच के साथ बाइंडिंग करते हैं, उदाहरण के लिए, मिरेकलपीटीआर (रॉ_पीटीआर) जैसे सामान्य पॉइंटर्स के बजाय उपयोग करके, जो मुक्त मेमोरी क्षेत्रों तक पहुंचने के लिए अतिरिक्त जांच करता है। लेकिन ऐसे तरीके नए कोड के लिए अधिक उपयुक्त हैं, और मौजूदा सी/सी++ परियोजनाओं को फिर से काम करना काफी समस्याग्रस्त है, खासकर यदि उन्हें संसाधन-बाधित वातावरण, जैसे एम्बेडेड सिस्टम और इंटरनेट ऑफ थिंग्स डिवाइस में चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

CHERIoT हार्डवेयर घटकों को RISC-V आर्किटेक्चर पर आधारित एक माइक्रोकंट्रोलर के रूप में डिज़ाइन किया गया है, जो संरक्षित CHERI (RISC-V के लिए क्षमता हार्डवेयर एक्सटेंशन) प्रोसेसर आर्किटेक्चर को लागू करता है, जो "क्षमता" (प्रत्येक पढ़ने और लिखने) के आधार पर नियंत्रित मेमोरी एक्सेस का एक मॉडल प्रदान करता है मेमोरी में ऑपरेशन अधिकृत है)। CHERIoT में प्रदान किए गए इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर (ISA) के आधार पर, एक सॉफ्टवेयर मॉडल बनाया गया है जो व्यक्तिगत वस्तुओं के स्तर पर मेमोरी के साथ काम करने की सुरक्षा की गारंटी देता है, पहले से ही मुक्त मेमोरी तक पहुंच के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करता है, और एक हल्के मेमोरी एक्सेस आइसोलेशन सिस्टम को लागू करता है। . निर्दिष्ट सॉफ़्टवेयर सुरक्षा मॉडल सीधे C/C++ भाषा मॉडल में परिलक्षित होता है, जो इसे मौजूदा अनुप्रयोगों की सुरक्षा के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है (केवल ISA CHERIoT का समर्थन करने वाले उपकरणों पर पुन: संकलन और चलाना आवश्यक है)।

प्रस्तावित समाधान आपको उन त्रुटियों को रोकने की अनुमति देता है जो किसी ऑब्जेक्ट को मेमोरी की सीमाओं से परे जाने का कारण बनती हैं, पॉइंटर प्रतिस्थापन की अनुमति नहीं देती हैं (सभी पॉइंटर्स मौजूदा पॉइंटर्स से उत्पन्न होने चाहिए), और मुक्त होने के बाद मेमोरी एक्सेस की निगरानी करता है (गलत का उपयोग करके मेमोरी तक कोई भी पहुंच सूचक या किसी मुक्त वस्तु को संदर्भित करने वाले सूचक के परिणामस्वरूप एक अपवाद फेंक दिया जाता है)। उदाहरण के लिए, CHERIoT का उपयोग करने से आप उन घटकों में स्वचालित सीमा जांच, मेमोरी लाइफटाइम ट्रैकिंग और पॉइंटर अखंडता प्रवर्तन लागू कर सकते हैं जो किसी भी कोड परिवर्तन की आवश्यकता के बिना अविश्वसनीय डेटा को संभालते हैं।

परियोजना में विस्तारित CHERIoT निर्देश सेट आर्किटेक्चर का एक विनिर्देश, CHERIoT ISA का समर्थन करने वाले 32-बिट RISC-V CPU का एक संदर्भ कार्यान्वयन और एक संशोधित LLVM टूलकिट शामिल है। वेरिलॉग में सीपीयू प्रोटोटाइप आरेख और हार्डवेयर ब्लॉक विवरण अपाचे 2.0 लाइसेंस के तहत वितरित किए जाते हैं। लोआरआईएससी प्रोजेक्ट से आईबेक्स कोर को सीपीयू के आधार के रूप में इस्तेमाल किया गया था। CHERIoT ISA कोड मॉडल को सेल भाषा में परिभाषित किया गया है और इसे BSD लाइसेंस के तहत लाइसेंस प्राप्त है।

इसके अतिरिक्त, वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम CHERIoT RTOS का एक प्रोटोटाइप प्रस्तावित है, जो 256 एमबी रैम के साथ एम्बेडेड सिस्टम पर भी डिब्बों को अलग करने की क्षमता प्रदान करता है। CHERIoT RTOS कोड C++ में लिखा गया है और MIT लाइसेंस के तहत वितरित किया गया है। OS के बुनियादी घटक, जैसे बूटलोडर, शेड्यूलर और मेमोरी वितरण प्रणाली, डिब्बों के रूप में डिज़ाइन किए गए हैं।

CHERIoT RTOS में एक कम्पार्टमेंट कोड और वैश्विक चर का एक पृथक संयोजन है जो एक साझा लाइब्रेरी जैसा दिखता है, लेकिन बाद वाले के विपरीत, यह अपनी स्थिति (परिवर्तनशील) को बदल सकता है और एक अलग सुरक्षा संदर्भ में चला सकता है। बाहर से कोई भी कोड किसी डिब्बे में कोड पर नियंत्रण स्थानांतरित नहीं कर सकता है और वस्तुओं तक नहीं पहुंच सकता है, विशेष रूप से परिभाषित प्रवेश बिंदुओं तक पहुंचने और दूसरे डिब्बे को कॉल करते समय स्पष्ट रूप से पारित वस्तुओं के लिए पॉइंटर्स का उपयोग करने के अलावा। एक डिब्बे में कोड और वैश्विक वस्तुओं के लिए सत्यनिष्ठा और गोपनीयता की गारंटी है।

स्रोत: opennet.ru