A Microsoft apresentou trabalhos relacionados ao projeto CHERIoT (Capability Hardware Extension to RISC-V for Internet of Things), que visa bloquear problemas de seguran\u00e7a no c\u00f3digo existente escrito em C e C++. O CHERIoT oferece uma solu\u00e7\u00e3o que protege as bases de c\u00f3digo existentes em C\/C++ sem a necessidade de reescrev\u00ea-las. A prote\u00e7\u00e3o \u00e9 implementada por meio do uso de um compilador modificado que utiliza um conjunto de instru\u00e7\u00f5es de processador (ISA) estendido, fornecido pelo pr\u00f3prio processador e que rastreia o acesso \u00e0 mem\u00f3ria em n\u00edvel de hardware, garantindo a corre\u00e7\u00e3o do manuseio de ponteiros e assegurando a isola\u00e7\u00e3o de blocos de c\u00f3digo. <\/p>\n
O projeto foi criado com a consci\u00eancia de que a natureza de baixo n\u00edvel da linguagem C se torna uma fonte de erros ao lidar com a mem\u00f3ria, levando a problemas como estouro de buffer, acesso \u00e0 mem\u00f3ria j\u00e1 liberada, desreferenciamento de ponteiros e dupla libera\u00e7\u00e3o de mem\u00f3ria. A pr\u00e1tica mostra que at\u00e9 grandes corpora\u00e7\u00f5es, como Google e Microsoft, que t\u00eam uma pol\u00edtica rigorosa de revis\u00e3o de mudan\u00e7as e aplicam m\u00e9todos modernos de desenvolvimento e ferramentas de an\u00e1lise est\u00e1tica, n\u00e3o conseguem garantir a aus\u00eancia de erros ao trabalhar com mem\u00f3ria (por exemplo, cerca de 70% das vulnerabilidades nos produtos de software da Microsoft e Google s\u00e3o causadas por manuseio inseguro da mem\u00f3ria). <\/p>\n
O problema pode ser resolvido usando linguagens de programa\u00e7\u00e3o que garantem um manuseio seguro da mem\u00f3ria ou wrappers com verifica\u00e7\u00f5es adicionais, como a aplica\u00e7\u00e3o de ponteiros do tipo MiraclePtr (raw_ptr), que realiza verifica\u00e7\u00f5es adicionais ao acessar \u00e1reas de mem\u00f3ria liberadas. Mas esses m\u00e9todos s\u00e3o mais adequados para novos c\u00f3digos, e reescrever projetos existentes em C\/C++ \u00e9 bastante problem\u00e1tico, especialmente se eles foram projetados para serem executados em ambientes com recursos limitados, como sistemas embarcados e dispositivos de Internet das Coisas. <\/p>\n
Os componentes de hardware do CHERIoT s\u00e3o apresentados na forma de um microcontrolador baseado na arquitetura RISC-V, implementando uma arquitetura de processador segura CHERI (Capability Hardware Extension to RISC-V), que fornece um modelo de acesso \u00e0 mem\u00f3ria gerenciado baseado em «capability» (todas as opera\u00e7\u00f5es de leitura e grava\u00e7\u00e3o na mem\u00f3ria s\u00e3o autorizadas). Baseando-se na arquitetura do conjunto de instru\u00e7\u00f5es (ISA) fornecida no CHERIoT, foi constru\u00edda uma modelo de software que garante a seguran\u00e7a no manuseio da mem\u00f3ria a n\u00edvel de objetos individuais, oferecendo prote\u00e7\u00e3o contra o acesso a mem\u00f3ria j\u00e1 liberada e implementando um sistema leve de isolamento de acesso \u00e0 mem\u00f3ria. O mencionado modelo de software de prote\u00e7\u00e3o reflete-se diretamente no modelo de linguagem C\/C++, permitindo sua aplica\u00e7\u00e3o para proteger aplicativos existentes (apenas uma recompila\u00e7\u00e3o e execu\u00e7\u00e3o em hardware que suporte o ISA CHERIoT s\u00e3o necess\u00e1rias). <\/p>\n
A solu\u00e7\u00e3o proposta permite bloquear erros que causam ultrapassagens de limites do objeto na mem\u00f3ria, n\u00e3o permitindo a substitui\u00e7\u00e3o de ponteiros (todos os ponteiros devem ser gerados a partir de ponteiros j\u00e1 existentes), rastreia acessos \u00e0 mem\u00f3ria ap\u00f3s a libera\u00e7\u00e3o (qualquer acesso \u00e0 mem\u00f3ria por um ponteiro incorreto ou por um ponteiro que referencia um objeto liberado resulta na gera\u00e7\u00e3o de uma exce\u00e7\u00e3o). Por exemplo, a utiliza\u00e7\u00e3o do CHERIoT permite realizar verifica\u00e7\u00f5es autom\u00e1ticas de limites e rastrear o tempo de vida das \u00e1reas de mem\u00f3ria, garantindo a integridade dos ponteiros em componentes que processam dados n\u00e3o confi\u00e1veis, sem necessidade de altera\u00e7\u00f5es no c\u00f3digo. <\/p>\n
O projeto inclui a especifica\u00e7\u00e3o da arquitetura estendida do conjunto de instru\u00e7\u00f5es CHERIoT, a implementa\u00e7\u00e3o de refer\u00eancia de uma CPU RISC-V de 32 bits com suporte \u00e0 ISA CHERIoT e um conjunto de ferramentas LLVM modificado. Os esquemas do prot\u00f3tipo da CPU e as descri\u00e7\u00f5es dos blocos de hardware no idioma Verilog s\u00e3o distribu\u00eddos sob a licen\u00e7a Apache 2.0. Como base para a CPU, foi utilizado o n\u00facleo Ibex do projeto lowRISC. O modelo de c\u00f3digo da ISA CHERIoT \u00e9 definido na linguagem Sail e \u00e9 distribu\u00eddo sob a licen\u00e7a BSD. <\/p>\n
O prot\u00f3tipo do sistema operacional em tempo real CHERIoT RTOS foi adicionalmente proposto, oferecendo a capacidade de isolar compartimentos (compartment) mesmo em sistemas embarcados com 256 MB de RAM. O c\u00f3digo CHERIoT RTOS \u00e9 escrito em C++ e \u00e9 distribu\u00eddo sob a licen\u00e7a MIT. Os componentes b\u00e1sicos do SO, como bootloader, escalonador e sistema de aloca\u00e7\u00e3o de mem\u00f3ria, est\u00e3o organizados na forma de compartimentos. <\/p>\n