L'azienda Microsoft ha aperto i risultati relativi al progetto CHERIoT (Capability Hardware Extension to RISC-V for Internet of Things), mirato a prevenire problemi di sicurezza 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 necessit\u00e0 di riscrittura. La protezione \u00e8 implementata attraverso l'uso di un compilatore modificato che utilizza un set di istruzioni per processore (ISA) esteso e speciale, fornito dal processore stesso, per monitorare a livello hardware l'accesso alla memoria, verificare la correttezza delle operazioni di puntatori e garantire l'isolamento dei blocchi di codice. <\/p>\n
Il progetto \u00e8 stato creato tenendo conto che il carattere a basso livello del linguaggio C \u00e8 fonte di errori nella gestione della memoria, che possono portare a problemi come overflow del buffer, accesso a memoria gi\u00e0 liberata, dereferenziazione di puntatori o doppia liberazione della memoria. La pratica mostra che anche grandi aziende come Google e Microsoft, che hanno rigide politiche di revisione delle modifiche e utilizzano metodi moderni di sviluppo e strumenti di analisi statica, non possono garantire l'assenza di errori nella gestione della memoria (per esempio, circa il 70% delle vulnerabilit\u00e0 nei prodotti software di Microsoft e Google sono causate da una gestione non sicura della memoria). <\/p>\n
Il problema pu\u00f2 essere risolto utilizzando linguaggi di programmazione che garantiscono una gestione sicura della memoria, oppure mediante wrap con controlli aggiuntivi, per esempio attraverso l'uso di puntatori di tipo MiraclePtr (raw_ptr) che eseguono controlli supplementari sull'accesso ad aree di memoria liberate. Tuttavia, tali metodi si adattano maggiormente a nuovo codice, mentre riscrivere progetti esistenti in C\/C++ \u00e8 piuttosto problematico, specialmente se sono destinati a funzionare in ambienti con risorse limitate, come i sistemi embedded e i dispositivi dell'Internet delle Cose. <\/p>\n
I componenti hardware di CHERIoT sono progettati come un microcontrollore basato sull'architettura RISC-V, che implementa un'architettura di processo protetta CHERI (Capability Hardware Extension to RISC-V), fornendo un modello di accesso controllato alla memoria basato su \u00abcapability\u00bb (ogni operazione di lettura e scrittura nella memoria \u00e8 autorizzata). Sulla base dell'architettura del set di istruzioni (ISA) fornita in CHERIoT \u00e8 stata costruita una modello software che garantisce la sicurezza del lavoro con la memoria a livello di singoli oggetti, offre protezione contro l'accesso a memoria gi\u00e0 liberata e implementa un sistema di isolamento degli accessi alla memoria leggero. Questo modello software di protezione si riflette direttamente nel modello linguistico C\/C++, che consente di utilizzarlo per proteggere le applicazioni esistenti (\u00e8 necessaria solo una ricompilazione e l'esecuzione sull'hardware che supporta l'ISA CHERIoT). <\/p>\n
La soluzione proposta consente di bloccare gli errori che causano uscite dai confini dell'oggetto in memoria, non permette la sostituzione dei puntatori (tutti i puntatori devono essere generati da puntatori gi\u00e0 esistenti), monitora l'accesso alla memoria dopo la liberazione (qualsiasi accesso alla memoria tramite un puntatore non valido o un puntatore che punta a un oggetto liberato genera un'eccezione). Ad esempio, l'uso di CHERIoT consente di implementare un controllo automatico dei confini, la tracciabilit\u00e0 del ciclo di vita delle aree di memoria e la garanzia dell'integrit\u00e0 dei puntatori nei componenti che trattano dati non attendibili senza modificare il codice. <\/p>\n
Il progetto include la specifica di un'architettura estesa dell'insieme di istruzioni CHERIoT, un'implementazione di riferimento di una CPU RISC-V a 32 bit con supporto per ISA CHERIoT e strumenti modificati di LLVM. Gli schemi del prototipo della CPU e le descrizioni dei blocchi hardware in linguaggio Verilog sono distribuiti con licenza Apache 2.0. Come base per la CPU \u00e8 stato utilizzato il core Ibex dal progetto lowRISC. Il modello del codice CHERIoT ISA \u00e8 definito in linguaggio Sail e distribuito con 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 isolamento dei 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 del sistema operativo sono organizzati sotto forma di compartimenti, come bootloader, scheduler e sistema di gestione della memoria. <\/p>\n