Google heeft een software-hardwareoplossing gelanceerd genaamd Open Se Cura, die is gericht op het vereenvoudigen van het creƫren van veilige chips, ontworpen voor machine learning en kunstmatige intelligentie. Het project omvat een besturingssysteem, CantripOS, en hardware gebaseerd op het OpenTitan-platform en een processorarchitectuur op basis van RISC-V. Tijdens de ontwikkeling gingen Open Se Cura en CantripOS door de namen Sparrow en KataOS, maar om verwarring met andere projecten te voorkomen, zijn de eindproducten hernoemd. De resultaten van het project, inclusief de broncode van de systeemservices en RTL-schema's (Register Transfer Level), worden verspreid onder de Apache 2.0-licentie.
Het besturingssysteem CantripOS is gebaseerd op de microkernel seL4, waarop een systeemomgeving draait die is geschreven in de programmeertaal Rust. Voor de RISC-V-systemen is er een wiskundig bewijs van de betrouwbaarheid van de microkernel seL4, dat aantoont dat de code volledig voldoet aan de specificaties die zijn gedefinieerd in een formele taal. De architectuur van seL4 is opmerkelijk doordat delen voor het beheer van de kernelresources naar de gebruikersruimte zijn verplaatst en dezelfde toegangsbeheermiddelen worden gebruikt voor deze resources als voor gebruikersresources.
De microkernel biedt geen kant-en-klare hoog-niveau abstracties voor het beheer van bestanden, processen, netwerken, etc. In plaats daarvan biedt het alleen minimale mechanismen voor het beheer van de toegang tot fysieke adresruimten, onderbrekingen en CPU-resources. Hoog-niveau abstracties en stuurprogramma's voor interactie met hardware worden afzonderlijk bovenop de microkernel geĆÆmplementeerd in de vorm van taken die op gebruikersniveau worden uitgevoerd. De toegang van deze taken tot de resources die de microkernel heeft, wordt georganiseerd via de definitie van regels.
Alle componenten van het besturingssysteem, behalve de microkernel, zijn oorspronkelijk geschreven in de programmeertaal Rust met behulp van veilige programmeerpraktijken, die fouten bij geheugengebruik minimaliseren. In Rust zijn onder andere de applicatiebootloader in de seL4-omgeving, systeemdiensten, een framework voor applicatieontwikkeling, een API voor toegang tot systeemaanroepen, een procesbeheerder en een mechanisme voor dynamische geheugentoewijzing geschreven.
Voor de geverifieerde opbouw is het CAmkES-instrumentarium gebruikt, ontwikkeld door het seL4-project. Voor de ontwikkeling van eindapplicaties, die dynamisch door systeemdiensten kunnen worden geladen, wordt het AmbiML SDK aanbevolen, en voor de uitvoering van machine learning-modellen is het IREE (Intermediate Representation Execution Environment) instrumentarium beschikbaar. Componenten gebouwd met Rust en systeemdiensten zijn ontwikkeld met behulp van de Cantrip-frameworks.
Toepassingsgebieden van het platform omvatten gespecialiseerde chips die een bijzonder niveau van bescherming en bevestiging van afwezigheid van storingen vereisen. Bijvoorbeeld, het platform kan worden gebruikt in machine learning-producten die te maken hebben met de verwerking van vertrouwelijke informatie, zoals systemen voor gezichtsherkenning en spraakverwerking. De combinatie van een logisch geverifieerde besturingssysteemkernel met vertrouwde hardwarecomponenten (RoT, Root of Trust) garandeert dat in het geval van een storing in een deel van het systeem, deze storing zich niet verspreidt naar de rest van het systeem, en met name naar de kernel en kritieke delen.
Naast Google zijn ook de non-profitorganisatie lowRISC, die de ontwikkeling van een open microprocessor op basis van de RISC-V-architectuur coƶrdineert, evenals de bedrijven Antmicro en VeriSilicon betrokken geweest bij de ontwikkeling van het instrumentarium en de infrastructuurelementen. De door lowRISC ontwikkelde processor werd gebruikt als kern voor de bouw van vertrouwde hardwarecomponenten (RoT, Root of Trust). Antmicro leverde de Renode-simulator aan het project, wat het testen van CantripOS en de seL4-microkernel zonder echte hardware mogelijk maakt. VeriSilicon deelde zijn ervaringen op het gebied van chipontwikkeling en het opstellen van BSP (Board Support Package).
Bron: opennet.ru
