L'azienda Microsoft ha avviato lo sviluppo del progetto CHERIoT (Capability Hardware Extension to RISC-V for Internet of Things), mirato a risolvere le problematiche di sicurezza presenti nel codice esistente scritto in C e C++. CHERIoT offre una soluzione che permette di proteggere le basi di codice esistenti in C\/C++ senza richiedere una loro riscrittura. La protezione viene attuata tramite un compilatore modificato che utilizza un insieme esteso di istruzioni per processore (ISA), fornito dal processore stesso, che tiene traccia dell'accesso alla memoria, verifica la correttezza nella gestione dei puntatori e garantisce l'isolamento dei blocchi di codice. <\/p>\n
Il progetto \u00e8 stato ideato tenendo presente che la natura a basso livello del linguaggio C pu\u00f2 essere fonte di errori nella gestione della memoria, portando a problematiche come overflow del buffer, accesso a memoria gi\u00e0 liberata, dereferenziazione di puntatori o doppia liberazione della memoria. Anche le grandi aziende, come Google e Microsoft, che applicano rigide politiche di revisione delle modifiche e utilizzano metodi di sviluppo moderni e strumenti di analisi statica, non riescono a garantire l'assenza di errori nella gestione della memoria (ad esempio, circa il 70% delle vulnerabilit\u00e0 nei prodotti software di Microsoft e Google sono causate da una gestione della memoria non sicura). <\/p>\n
Il problema potrebbe essere risolto utilizzando linguaggi di programmazione che garantiscono una gestione sicura della memoria, o mediante wrapper con controlli aggiuntivi, come l'uso di puntatori speciali tipo MiraclePtr (raw_ptr), che eseguono controlli addizionali per prevenire accessi alle aree di memoria liberate. Tuttavia, tali metodi sono pi\u00f9 adatti per il nuovo codice, mentre rifare progetti esistenti in C\/C++ \u00e8 piuttosto complesso, specialmente se destinati a funzionare in ambienti a risorse limitate, come i sistemi embedded e i dispositivi IoT. <\/p>\n
\u0410\u043f\u043f\u0430\u0440\u0430\u0442\u043d\u044b\u0435 \u043a\u043e\u043c\u043f\u043e\u043d\u0435\u043d\u0442\u044b CHERIoT \u043e\u0444\u043e\u0440\u043c\u043b\u0435\u043d\u044b \u0432 \u0432\u0438\u0434\u0435 \u043c\u0438\u043a\u0440\u043e\u043a\u043e\u043d\u0442\u0440\u043e\u043b\u043b\u0435\u0440\u0430 \u043d\u0430 \u0431\u0430\u0437\u0435 \u0430\u0440\u0445\u0438\u0442\u0435\u043a\u0442\u0443\u0440\u044b RISC-V, \u0440\u0435\u0430\u043b\u0438\u0437\u0443\u044e\u0449\u0435\u0433\u043e \u0437\u0430\u0449\u0438\u0449\u0451\u043d\u043d\u0443\u044e \u043f\u0440\u043e\u0446\u0435\u0441\u0441\u043e\u0440\u043d\u0443\u044e \u0430\u0440\u0445\u0438\u0442\u0435\u043a\u0442\u0443\u0440\u0443 CHERI (Capability Hardware Extension to RISC-V), \u043f\u0440\u0435\u0434\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u043b\u044f\u044e\u0449\u0443\u044e \u043c\u043e\u0434\u0435\u043b\u044c \u0443\u043f\u0440\u0430\u0432\u043b\u044f\u0435\u043c\u043e\u0433\u043e \u0434\u043e\u0441\u0442\u0443\u043f\u0430 \u043a \u043f\u0430\u043c\u044f\u0442\u0438 \u043d\u0430 \u043e\u0441\u043d\u043e\u0432\u0435 «capability» (\u043a\u0430\u0436\u0434\u0430\u044f \u043e\u043f\u0435\u0440\u0430\u0446\u0438\u044f \u0447\u0442\u0435\u043d\u0438\u044f \u0438 \u0437\u0430\u043f\u0438\u0441\u0438 \u0432 \u043f\u0430\u043c\u044f\u0442\u044c \u0430\u0432\u0442\u043e\u0440\u0438\u0437\u0443\u0435\u0442\u0441\u044f). \u041d\u0430 \u0431\u0430\u0437\u0435 \u043f\u0440\u0435\u0434\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u043b\u044f\u0435\u043c\u043e\u0439 \u0432 CHERIoT \u0430\u0440\u0445\u0438\u0442\u0435\u043a\u0442\u0443\u0440\u044b \u043d\u0430\u0431\u043e\u0440\u0430 \u043a\u043e\u043c\u0430\u043d\u0434 (ISA) \u043f\u043e\u0441\u0442\u0440\u043e\u0435\u043d\u0430 \u043f\u0440\u043e\u0433\u0440\u0430\u043c\u043c\u043d\u0430\u044f \u043c\u043e\u0434\u0435\u043b\u044c, \u0433\u0430\u0440\u0430\u043d\u0442\u0438\u0440\u0443\u044e\u0449\u0430\u044f \u0431\u0435\u0437\u043e\u043f\u0430\u0441\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u044b \u0441 \u043f\u0430\u043c\u044f\u0442\u044c\u044e \u043d\u0430 \u0443\u0440\u043e\u0432\u043d\u0435 \u043e\u0442\u0434\u0435\u043b\u044c\u043d\u044b\u0445 \u043e\u0431\u044a\u0435\u043a\u0442\u043e\u0432, \u043f\u0440\u0435\u0434\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u043b\u044f\u044e\u0449\u0430\u044f \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u0443 \u043e\u0442 \u043e\u0431\u0440\u0430\u0449\u0435\u043d\u0438\u044f \u043a \u0443\u0436\u0435 \u043e\u0441\u0432\u043e\u0431\u043e\u0436\u0434\u0451\u043d\u043d\u043e\u0439 \u043f\u0430\u043c\u044f\u0442\u0438 \u0438 \u0440\u0435\u0430\u043b\u0438\u0437\u0443\u044e\u0449\u0430\u044f \u043b\u0435\u0433\u043a\u043e\u0432\u0435\u0441\u043d\u0443\u044e \u0441\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c\u0443 \u0438\u0437\u043e\u043b\u044f\u0446\u0438\u0438 \u0434\u043e\u0441\u0442\u0443\u043f\u0430 \u043a \u043f\u0430\u043c\u044f\u0442\u0438. \u0423\u043a\u0430\u0437\u0430\u043d\u043d\u0430\u044f \u043f\u0440\u043e\u0433\u0440\u0430\u043c\u043c\u043d\u0430\u044f \u043c\u043e\u0434\u0435\u043b\u044c \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u044b \u043d\u0430\u043f\u0440\u044f\u043c\u0443\u044e \u043e\u0442\u0440\u0430\u0436\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u0432 \u044f\u0437\u044b\u043a\u043e\u0432\u0443\u044e \u043c\u043e\u0434\u0435\u043b\u044c C\/C++, \u0447\u0442\u043e \u043f\u043e\u0437\u0432\u043e\u043b\u044f\u0435\u0442 \u043f\u0440\u0438\u043c\u0435\u043d\u044f\u0442\u044c \u0435\u0451 \u0434\u043b\u044f \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u044b \u0441\u0443\u0449\u0435\u0441\u0442\u0432\u0443\u044e\u0449\u0438\u0445 \u043f\u0440\u0438\u043b\u043e\u0436\u0435\u043d\u0438\u0439 (\u0442\u0440\u0435\u0431\u0443\u0435\u0442\u0441\u044f \u043b\u0438\u0448\u044c \u043f\u0435\u0440\u0435\u043a\u043e\u043c\u043f\u0438\u043b\u044f\u0446\u0438\u044f \u0438 \u0437\u0430\u043f\u0443\u0441\u043a \u043d\u0430 \u043e\u0431\u043e\u0440\u0443\u0434\u043e\u0432\u0430\u043d\u0438\u0438, \u043f\u043e\u0434\u0434\u0435\u0440\u0436\u0438\u0432\u0430\u044e\u0449\u0435\u043c ISA CHERIoT). <\/p>\n
La soluzione proposta consente di bloccare errori che causano l'uscita dai limiti di un oggetto in memoria, impedisce la sostituzione dei puntatori (tutti i puntatori devono derivare da puntatori gi\u00e0 esistenti), e monitora l'accesso alla memoria dopo la liberazione (ogni accesso alla memoria tramite puntatori non validi o a puntatori che fanno riferimento a oggetti liberati genera un'eccezione). Ad esempio, l'utilizzo di CHERIoT permette di implementare senza modifiche al codice controlli automatici sui limiti, il monitoraggio della vita delle aree di memoria e l'integrit\u00e0 dei puntatori nei componenti che gestiscono dati non fidati. <\/p>\n
Il progetto include la specifica di un'architettura ISA estesa per CHERIoT, un'implementazione di riferimento di una CPU RISC-V a 32 bit con supporto per l'ISA di CHERIoT e un toolchain LLVM modificato. Gli schemi del prototipo della CPU e le descrizioni dei blocchi hardware sono distribuiti sotto licenza Apache 2.0. Come base per la CPU \u00e8 stato utilizzato il core Ibex del progetto lowRISC. Il modello di codice dell'ISA di CHERIoT \u00e8 definito in linguaggio Sail ed \u00e8 distribuito sotto licenza BSD. <\/p>\n
In aggiunta, \u00e8 stato proposto un prototipo di sistema operativo in tempo reale CHERIoT RTOS, che offre la possibilit\u00e0 di isolare compartimenti (compartment) anche su sistemi embedded con 256 MB di RAM. Il codice di CHERIoT RTOS \u00e8 scritto in C++ e distribuito sotto licenza MIT. I componenti di base dell'OS, come il bootloader, lo scheduler e il sistema di distribuzione della memoria, sono concepiti in forma di compartimenti. <\/p>\n