कीस्टोन प्रोजेक्ट: रनिंग आरआईएससी-वी-आधारित अनुप्रयोगों के लिए विश्वसनीय पर्यावरण

फेसबुक, गूगल, माइक्रोसॉफ्ट और अन्य आईटी दिग्गजों के सहयोग से बर्कले में एमआईटी और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने कीस्टोन परियोजना की शुरुआत की। यह एक खुला स्रोत घटक है जो आपको RISC-V आर्किटेक्चर पर आधारित प्रोग्राम (विश्वसनीय निष्पादन वातावरण, TEE ) के लिए एक विश्वसनीय वातावरण व्यवस्थित करने की अनुमति देता है।

अगला - इस बारे में कि एक समाधान की आवश्यकता क्यों थी और यह कैसे काम करता है।


/ फोटो विकिमीडिया सीसी

क्यों कीस्टोन

विश्वसनीय निष्पादन वातावरण सुरक्षा तंत्र के एक सेट के साथ मुख्य प्रोसेसर का एक अलग क्षेत्र (एन्क्लेव) है। यह माना जाता है कि इस क्षेत्र में लोड किए गए कोड और डेटा मज़बूती से परिवर्तनों और बाहरी हस्तक्षेप से सुरक्षित हैं।

विचार यह है कि इन परिक्षेत्रों में आप बिना किसी डर के व्यक्तिगत और गोपनीय डेटा पर संचालन कर सकते हैं, क्योंकि न तो ऑपरेटिंग सिस्टम और न ही अन्य अनुप्रयोगों में प्रोसेसर के इन क्षेत्रों तक पहुंच है।

बाजार पर सिस्टम और समाधान हैं जो लोहे के स्तर पर डेटा की रक्षा करते हैं। हालांकि, वे सभी मालिकाना हैं, क्योंकि वे कंप्यूटर चिप निर्माताओं द्वारा स्वयं कार्यान्वित किए जाते हैं। और एक राय है कि इन प्रौद्योगिकियों को अच्छी तरह से संरक्षित नहीं किया गया है (क्योंकि वे स्वतंत्र सूचना सुरक्षा विशेषज्ञों द्वारा मूल्यांकन के लिए उपलब्ध नहीं हैं)।

उदाहरण के लिए, इंटेल सॉफ्टवेयर गार्ड एक्सटेंशन्स (SGX) आर्किटेक्चर एक्सटेंशन की पेशकश कर रहा है , जो डेटा को अनधिकृत पहुंच और संशोधन से बचाता है। इस तकनीक में एन्क्लेव भी शामिल है जिसमें उपयोगकर्ता एप्लिकेशन कोड निष्पादित होता है। हालाँकि, यह हाल ही में ज्ञात हो गया है कि यह प्रणाली फ़ोरशेडो हमले ( CVE-2018-3615 ) के लिए असुरक्षित है । हमलावर एसजीएक्स एन्क्लेव में कमांड के सट्टा निष्पादन की सुविधाओं का उपयोग करके डेटा तक पहुंच प्राप्त कर सकते हैं।

इंटेल के अलावा, एएमडी अपने समाधान प्रदान करता है - उनके नाम सुरक्षित प्रोसेसर और एसईवी, साथ ही एआरएम हैं - उनके पास ट्रस्टज़ोन है। हालांकि, सुरक्षा विशेषज्ञों के पास उनकी सुरक्षा के लिए प्रश्न भी हैं ।

एमआईटी और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के अनुसार, ओपन सोर्स सिस्टम, हालांकि यह एन्क्लेव को अजेय नहीं बनाता है, फिर भी कई सामुदायिक विशेषज्ञों की विशेषज्ञता के माध्यम से अपनी सुरक्षा बढ़ाएगा।


/ फोटो ब्रैड होल्ट सी.सी.

इस प्रकार, कीस्टोन प्रणाली टीईई के निर्माण के लिए आरआईएससी-वी वास्तुकला पर आधारित एक खुला स्रोत परियोजना है। शोधकर्ताओं ने RISC-V को चुना क्योंकि यह क्रिप्टोकरंसी के व्यावहारिक कार्यान्वयन के उद्देश्य से तीसरे पक्ष के चैनलों के माध्यम से हमलों के लिए कम असुरक्षित है। विशेष रूप से, इस प्रकार की वास्तुकला मेल्टडाउन और स्पेक्टर जैसी कमजोरियों से प्रभावित नहीं है ।

कीस्टोन डेवलपर्स ने निम्नलिखित लक्ष्य निर्धारित किए हैं :

• हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर के प्रत्येक घटक की जाँच के लिए विश्वास की एक श्रृंखला बनाएँ (इसमें सिक्योर बूट सिस्टम और रिमोट हार्डवेयर विश्वसनीयता सत्यापन शामिल है);
• बाहरी हस्तक्षेप से स्मृति को अलग करना;
• तृतीय-पक्ष चैनलों पर हमलों के खिलाफ सुरक्षा के तरीकों को लागू करना;
• मेमोरी और एड्रेस बस के लिए एन्क्रिप्शन विधियों को लागू करें।

समाधान घटक

कीस्टोन की अवधारणा एसजीएक्स प्रौद्योगिकी और एमआईटी में विकसित सैंक्चुम प्रोसेसर एन्क्लेव मंच पर आधारित है।

उत्तरार्द्ध तथाकथित विश्वसनीय अमूर्त परत , या विश्वसनीय सार मंच (टीएपी) का उपयोग करके बनाया गया है। प्लेटफ़ॉर्म (टीएपी) में एक कमांड काउंटर , सामान्य रजिस्टर , वर्चुअल पतों के अनुवाद के लिए एक सिस्टम और एक सुरक्षित एन्क्लेव में कोड निष्पादित करने के लिए प्राइमेटिक्स का एक सेट होता है।

SGX प्रणाली से, कीस्टोन मेमोरी एन्क्रिप्शन (मेमोरी एन्क्रिप्शन इंजन, एमईई) के लिए इंजन ले गया। समाधान का मूल रॉकेट एसओसी जनरेटर पर आरआईएससी-वी बूम प्रोसेसर (बर्कले आउट-ऑफ-ऑर्डर मशीन) का उपयोग करके आयोजित किया जाता है।

सामान्य शब्दों में, RISC-V पर एन्क्लेव वाली प्रणाली की कार्यान्वयन योजना निम्नानुसार है:


शोधकर्ताओं ने पहले से ही उनके समाधान के कई परीक्षण किए हैं और पाया है कि यह मज़बूती से कोड के रनटाइम वातावरण को अलग करता है और इसे बाहरी हस्तक्षेप (कम से कम ज्ञात हमलों) से बचाता है।

जब रिलीज

पहला संस्करण - कीस्टोन v0.1 - इस गिरावट को प्रदर्शित करेगा और FPGA पर किया जाएगा। शोधकर्ताओं को पता चला है कि भविष्य में यह ब्लॉकचैन प्लेटफार्मों के कार्यान्वयन में एसजीएक्स को बदलने में सक्षम होगा।

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