मायक्रोसॉफ्टने C कोड सुरक्षा सुधारण्यासाठी CHERIoT, हार्डवेअर सोल्यूशन उघडले

मायक्रोसॉफ्टने CHERIoT (इंटरनेट ऑफ थिंग्जसाठी RISC-V साठी कॅपेबिलिटी हार्डवेअर एक्स्टेंशन) प्रकल्पाशी संबंधित विकास शोधला आहे, ज्याचा उद्देश C आणि C++ मधील विद्यमान कोडमधील सुरक्षा समस्या अवरोधित करणे आहे. CHERIoT एक उपाय ऑफर करते जे तुम्हाला विद्यमान C/C++ कोडबेसेस पुन्हा काम न करता संरक्षित करण्यास अनुमती देते. सुधारित कंपाइलरच्या वापराद्वारे संरक्षण लागू केले जाते जे प्रोसेसरद्वारे प्रदान केलेल्या प्रोसेसर सूचनांचा विशेष विस्तारित संच (ISA) वापरते आणि हार्डवेअर स्तरावर मेमरी प्रवेशाचे निरीक्षण करते, पॉइंटर्ससह कामाची शुद्धता तपासते आणि कोड ब्लॉक्सचे अलगाव सुनिश्चित करते.

मेमरीसह काम करताना सी भाषेचे निम्न-स्तरीय स्वरूप त्रुटींचे स्रोत बनते, ज्यामुळे बफर ओव्हरफ्लो, आधीच मुक्त केलेल्या मेमरीवर प्रवेश, पॉइंटर डीरेफरेन्स किंवा डबल फ्रीज यासारख्या समस्या उद्भवतात या वस्तुस्थितीकडे लक्ष देऊन प्रकल्प तयार केला गेला. . सराव दर्शवितो की Google आणि Microsoft सारख्या मोठ्या कॉर्पोरेशन्स, ज्यांचे कठोर बदल पुनरावलोकन धोरण आहे आणि आधुनिक विकास पद्धती आणि स्थिर विश्लेषण साधने वापरतात, मेमरीसह कार्य करताना त्रुटींच्या अनुपस्थितीची हमी देऊ शकत नाहीत (उदाहरणार्थ, Microsoft मध्ये सुमारे 70% भेद्यता आणि Google असुरक्षित मेमरी हाताळणीमुळे होते).

मेमरीसह सुरक्षित ऑपरेशनची हमी देणार्‍या प्रोग्रामिंग भाषा वापरून किंवा अतिरिक्त तपासण्यांसह बाइंडिंग्ज वापरून समस्येचे निराकरण केले जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, MiraclePtr (raw_ptr) सारख्या सामान्य पॉइंटर्सऐवजी वापरून, जे मोकळ्या मेमरी क्षेत्रांमध्ये प्रवेश करण्यासाठी अतिरिक्त तपासणी करते. परंतु अशा पद्धती नवीन कोडसाठी अधिक योग्य आहेत आणि विद्यमान C/C++ प्रकल्पांची पुनर्रचना करणे खूप समस्याप्रधान आहे, विशेषत: जर ते एम्बेडेड सिस्टम आणि इंटरनेट ऑफ थिंग्ज डिव्हाइसेस सारख्या संसाधन-प्रतिबंधित वातावरणात चालविण्यासाठी डिझाइन केलेले असतील.

CHERIoT हार्डवेअर घटक RISC-V आर्किटेक्चरवर आधारित मायक्रोकंट्रोलर म्हणून डिझाइन केले आहेत, संरक्षित CHERI (कॅपेबिलिटी हार्डवेअर एक्स्टेंशन टू RISC-V) प्रोसेसर आर्किटेक्चरची अंमलबजावणी करत आहे, जे "क्षमता" (प्रत्येक वाचन आणि लेखन) वर आधारित नियंत्रित मेमरी प्रवेशाचे मॉडेल प्रदान करते. मेमरी करण्यासाठी ऑपरेशन अधिकृत आहे). CHERIoT मध्ये प्रदान केलेल्या इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर (ISA) च्या आधारे, एक सॉफ्टवेअर मॉडेल तयार केले आहे जे वैयक्तिक ऑब्जेक्ट्सच्या स्तरावर मेमरीसह कार्य करण्याच्या सुरक्षिततेची हमी देते, आधीच मुक्त केलेल्या मेमरीच्या प्रवेशापासून संरक्षण प्रदान करते आणि लाइटवेट मेमरी ऍक्सेस आयसोलेशन सिस्टम लागू करते. . निर्दिष्ट सॉफ्टवेअर संरक्षण मॉडेल थेट C/C++ भाषेच्या मॉडेलमध्ये परावर्तित केले जाते, जे त्यास विद्यमान ऍप्लिकेशन्सचे संरक्षण करण्यासाठी वापरण्याची परवानगी देते (केवळ ISA CHERIOT चे समर्थन करणार्‍या उपकरणांवर पुन्हा संकलित करणे आणि चालवणे आवश्यक आहे).

प्रस्तावित सोल्यूशन तुम्हाला त्रुटी अवरोधित करण्यास अनुमती देते ज्यामुळे एखादी वस्तू मेमरीच्या सीमांच्या पलीकडे जाते, पॉइंटर बदलण्याची परवानगी देत ​​​​नाही (सर्व पॉइंटर्स विद्यमान पॉइंटर्समधून तयार केले जाणे आवश्यक आहे), आणि मुक्त केल्यानंतर मेमरी ऍक्सेसचे निरीक्षण करते (अयोग्य वापरून मेमरीमध्ये कोणताही प्रवेश पॉइंटर किंवा पॉइंटर मोकळ्या ऑब्जेक्टचा संदर्भ देणारा एक अपवाद फेकून दिला जातो). उदाहरणार्थ, CHERIoT वापरणे तुम्हाला कोणत्याही कोड बदलांची आवश्यकता न ठेवता अविश्वासू डेटा हाताळणार्‍या घटकांमध्ये स्वयंचलित सीमा तपासणी, मेमरी लाइफटाईम ट्रॅकिंग आणि पॉइंटर इंटिग्रिटी अंमलबजावणी करण्याची परवानगी देते.

प्रोजेक्टमध्ये विस्तारित CHERIoT इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चरचे स्पेसिफिकेशन, CHERIoT ISA ला सपोर्ट करणाऱ्या 32-बिट RISC-V CPU चे संदर्भ अंमलबजावणी आणि सुधारित LLVM टूलकिट समाविष्ट आहे. व्हेरिलॉग मधील CPU प्रोटोटाइप आकृती आणि हार्डवेअर ब्लॉक वर्णने Apache 2.0 परवान्याअंतर्गत वितरीत केली जातात. लोआरआयएससी प्रकल्पातील आयबेक्स कोर CPU साठी आधार म्हणून वापरला गेला. CHERIoT ISA कोड मॉडेल सेल भाषेत परिभाषित केले आहे आणि BSD परवान्याअंतर्गत परवानाकृत आहे.

याव्यतिरिक्त, रीअल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम CHERIoT RTOS चा प्रोटोटाइप प्रस्तावित आहे, जो 256 MB RAM असलेल्या एम्बेडेड सिस्टमवर देखील कंपार्टमेंट वेगळे करण्याची क्षमता प्रदान करतो. CHERIoT RTOS कोड C++ मध्ये लिहिलेला आहे आणि MIT परवान्याअंतर्गत वितरित केला जातो. OS चे मूलभूत घटक, जसे की बूटलोडर, शेड्युलर आणि मेमरी वितरण प्रणाली, कंपार्टमेंटच्या स्वरूपात डिझाइन केलेले आहेत.

CHERIoT RTOS मधील कंपार्टमेंट हे कोड आणि ग्लोबल व्हेरिएबल्सचे एक वेगळे संयोजन आहे जे सामायिक लायब्ररीसारखे दिसते, परंतु नंतरच्या विपरीत, ते तिची स्थिती (परिवर्तनीय) बदलू शकते आणि वेगळ्या सुरक्षा संदर्भात चालवू शकते. बाहेरून कोणताही कोड कंपार्टमेंटमधील कोडमध्ये नियंत्रण हस्तांतरित करू शकत नाही आणि वस्तूंमध्ये प्रवेश करू शकत नाही, विशेष परिभाषित एंट्री पॉइंट्समध्ये प्रवेश करणे आणि दुसर्‍या कंपार्टमेंटला कॉल करताना स्पष्टपणे पास केलेल्या वस्तूंकडे पॉइंटर वापरणे. कंपार्टमेंटमधील कोड आणि जागतिक वस्तूंसाठी अखंडता आणि गोपनीयतेची हमी दिली जाते.

स्त्रोत: opennet.ru