सुरक्षा के लिए खुला फर्मवेयर क्यों महत्वपूर्ण है

हाल ही में GoTo शिकागो में मैंने इस विषय पर एक व्याख्यान दिया और सोचा कि निष्कर्ष के साथ एक लेख लिखना अच्छा होगा। यह पोस्ट इस बारे में है कि सुरक्षा के लिए ओपन सोर्स फर्मवेयर क्यों महत्वपूर्ण है।

विशेषाधिकार स्तर

एक ठेठ स्टैक में, आपके पास विभिन्न विशेषाधिकार स्तर हैं।

• रिंग 3. एप्लिकेशन: उपयोगकर्ता स्पेस में सैंडबॉक्स के अपवाद के साथ न्यूनतम विशेषाधिकार, जो और भी अधिक सीमित है।
  
• रिंग 0. कर्नेल: ऑपरेटिंग सिस्टम का कर्नेल, ओपन सोर्स ओएस के मामले में, आप इसका कोड देखते हैं।
  
• अंगूठी −1। हाइपरवाइजर: वर्चुअल मशीन मॉनिटरिंग (VMM), वर्चुअल मशीन बनाता और चलाता है। Xen, KVM, bhyve और अन्य जैसे ओपन सोर्स हाइपरवेयर्स में आपको कोड दिखाई देता है।
  
• रिंग −2। सिस्टम प्रबंधन मोड (एसएमएम), यूईएफआई कोर: मालिकाना कोड, इसके नीचे और अधिक।
  
• अंगूठी −3। नियंत्रण इंजन: मालिकाना कोड, इस पर और नीचे।

नकारात्मक वलय शून्य से अधिक विशेषाधिकारों वाले स्तरों को दर्शाते हैं।

ऊपर से यह स्पष्ट है कि रिंगों में 31 से 3 तक, हमारे पास ओपन सोर्स सॉफ़्टवेयर का उपयोग करने का अवसर है, काफी हद तक इसे देखते हैं और इसे नियंत्रित करते हैं। Ring1 रिंग के नीचे के स्तरों के लिए, हमारे पास कम नियंत्रण है, लेकिन स्रोत फर्मवेयर विकास और समुदाय को खोलने के लिए स्थिति में सुधार हो रहा है।

यह एक विरोधाभासी स्थिति है: सबसे बंद कोड हमारे सिस्टम में सबसे अधिक विशेषाधिकार है। इस विरोधाभास को खुले स्रोत फर्मवेयर को ठीक करना चाहिए।

रिंग −2। एसएमएम, यूईएफआई कोर

यह रिंग सभी सीपीयू संसाधनों को नियंत्रित करती है।

सिस्टम प्रबंधन मोड (एसएमएम) इसके शीर्ष पर बाकी स्टैक के लिए अदृश्य है। इसका आधा कोर है। मूल रूप से बिजली प्रबंधन और सिस्टम हार्डवेयर नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है। इसमें बहुत सारे मालिकाना कोड होते हैं और यह वह जगह होती है जहाँ आपूर्तिकर्ता नई स्वामित्व सुविधाएँ जोड़ते हैं। यह मेमोरी या चिपसेट त्रुटियों के साथ-साथ अन्य लॉजिक का एक गुच्छा जैसे सिस्टम इवेंट्स को हैंडल करता है।

यूईएफआई कोर बेहद जटिल है, जिसमें लाखों लाइनें हैं। यूईएफआई एप्लिकेशन डाउनलोड के बाद सक्रिय हैं। कोर "अस्पष्टता के माध्यम से सुरक्षा" के सिद्धांत पर विकसित किया गया था। यदि आप चारों ओर रम करना चाहते हैं तो विनिर्देश बिल्कुल पागल है।

अंगूठी −3। नियंत्रण इंजन

सबसे विशेषाधिकार प्राप्त अंगूठी। इंटेल (x86) के मामले में, यह इंटेल प्रबंधन इंजन है। यह प्रणाली चुपचाप नोड्स को चालू कर सकती है और डिस्क को अधिलेखित कर सकती है, कर्नेल मिनिक्स 3 , साथ ही एक वेब सर्वर और पूरे नेटवर्क स्टैक को शुरू करता है। यह पता चला है कि इसके लिए धन्यवाद, मिनिक्स सबसे लोकप्रिय डेस्कटॉप ऑपरेटिंग सिस्टम है। नियंत्रण इंजन के कई कार्य हैं। उन्हें सूचीबद्ध करने में शायद मुझे पूरा एक दिन लगेगा। यदि आप चाहें, तो अधिक विस्तृत अध्ययन के लिए कई संसाधन हैं।

हमारे स्टैक में रिंग there2 और रिंग in3 के बीच कम से कम ढाई अन्य कर्नेल होते हैं, साथ ही मालिकाना और अनावश्यक जटिलता का एक गुच्छा होता है। इनमें से प्रत्येक कोर का अपना नेटवर्क स्टैक और वेब सर्वर है। कोड स्वयं को बदल सकता है, शक्ति को बंद करने और पुन: स्थापित करने के बाद भी बना रहता है। इन वलयों में कोड वास्तव में क्या करता है, इसके बारे में हमें बहुत कम जानकारी है, जो भयानक है, यह देखते हुए कि इन वलयों में सबसे अधिक विशेषाधिकार हैं।

उन सभी में शोषण है

यह किसी को आश्चर्यचकित नहीं करना चाहिए कि छल्ले abilities2 और .3 में कमजोरियां हैं। जब वे पाए जाते हैं, तो यह वास्तव में भयानक होता है। उदाहरण के रूप में, हालाँकि आप स्वयं अन्य उदाहरणों की खोज कर सकते हैं, लेकिन इंटेल प्रबंधन इंजन वेब सर्वर में एक बग था जिसे डेवलपर सात साल तक नहीं जानता था ।

स्थिति को कैसे सुधारा जा सकता है?

एनईआरएफ: गैर-एक्स्टेंसिबल रिड्यूस्ड फर्मवेयर

एनईआरएफ वह है जिस पर समुदाय काम कर रहा है। लक्ष्य फर्मवेयर को नुकसान पहुंचाने में कम सक्षम बनाने और अपने कार्यों को अधिक दृश्यमान बनाना है। वे रनटाइम के सभी घटकों को हटाने का प्रयास करते हैं, लेकिन इंटेल प्रबंधन इंजन में ऐसा करना अभी भी मुश्किल है। लेकिन आप वेब सर्वर और आईपी स्टैक को वहां से हटा सकते हैं। डेवलपर्स यूईएफआई आईपी स्टैक, अन्य ड्राइवरों को भी निकालना चाहते हैं, और इंटेल प्रबंधन / यूईएफआई स्व-फर्मवेयर सुविधा को हटा सकते हैं।

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न्यूनतम प्रबंधन कार्यक्षमता ( GitHub पर ) के लिए इंटेल प्रबंधन इंजन की सफाई के लिए परियोजना।

यू-बूट और कोरबूट

यू-बूट और कोरबूट ओपन सोर्स फर्मवेयर हैं। वे चिप आरंभीकरण और DRAM संभालते हैं। क्रोमबुक दोनों का उपयोग करते हैं, x86 पर कोरबूट और बाकी पर यू-बूट। यह उन चरणों में से एक है जो वे लोडिंग के लिए जांचते हैं ।

कोरबूट का डिजाइन दर्शन "हार्डवेयर का उपयोग करने के लिए न्यूनतम आवश्यक बनाना है, और फिर पेलोड नामक एक अन्य कार्यक्रम में नियंत्रण स्थानांतरित करना है । " इस मामले में, यह linuxboot है।

linuxboot

Linuxboot डिवाइस ड्राइवरों, नेटवर्क स्टैक को संभालता है, और एक बहु-उपयोगकर्ता मल्टी-टास्किंग वातावरण प्रदान करता है। यह लिनक्स पर बनाया गया है, इसलिए एक ही कोर कई बोर्डों पर चल सकता है। लिनक्स का पहले ही पर्याप्त परीक्षण किया जा चुका है और कई लोग कोड का पालन करते हैं, क्योंकि यह काफी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ढाई अन्य कर्नेल की तुलना में बड़ी संख्या में "नियंत्रकों" के साथ एक खुले कोर का उपयोग करना बेहतर है, अलग और बंद। इसका मतलब है कि हम कम कोड वेरिएंट के कारण हमले की सतह को कम करते हैं और खुले स्रोत कोड पर भरोसा करते हैं। लिनक्स खराब लिनक्स ड्राइवरों के साथ खराब हो चुके फर्मवेयर ड्राइवरों को बदलकर बूट विश्वसनीयता में सुधार करता है।

कर्नेल का उपयोग करते हुए, हमारे पास पहले से ही फर्मवेयर उपकरण हैं: डेवलपर्स परिचित उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं, जब उन्हें हस्ताक्षर को सत्यापित करने के लिए तर्क लिखने, डिस्क को एन्क्रिप्ट करने की आवश्यकता होती है, और इसी तरह। यह सब एक आधुनिक, परीक्षण, समर्थित और भाषा को पढ़ने में आसान है।

यू-रूट

यू-रूट गोलैंग यूजर्स टूलकिट और बूटलोडर है। लिनक्स लिनक्स कर्नेल के लिए इनट्रामेफ़्स के रूप में इसका उपयोग लिनक्सक्सूट में किया जाता है।

वे कहते हैं कि एनईआरएफ स्टैक ने बूट समय को 20 गुना कम कर दिया है। लेकिन यह एक सुरक्षा लेख है, तो चलिए सुरक्षा पर वापस आते हैं ...

एनईआरएफ स्टैक कई घटकों की दृश्यता में सुधार करता है जो पहले पूरी तरह से मालिकाना थे। हालांकि, उपकरणों में अभी भी कई अन्य फर्मवेयर हैं।

अन्य फर्मवेयर के बारे में क्या?

हमें नेटवर्क इंटरफेस कंट्रोलर (NIC), सॉलिड स्टेट ड्राइव्स (SSD) और बेसिक मैनेजमेंट कंट्रोलर (BMC) के लिए ओपन फर्मवेयर की आवश्यकता है।

ओपन कम्प्यूट प्रोजेक्ट एनआईसी 3.0 फर्मवेयर पर कुछ काम कर रहा है। यह देखना दिलचस्प होगा कि वे क्या करते हैं।

BMC के लिए OpenBMC और u-bmc दोनों हैं। मैंने पिछले लेख में उनके बारे में थोड़ा लिखा था।

हमें स्टैक पर पूर्ण दृश्यता सुनिश्चित करने के लिए सभी ओपन सोर्स फर्मवेयर की आवश्यकता है और वास्तव में मशीन पर सॉफ्टवेयर की स्थिति की जांच करें।

भरोसे की जड़

ट्रस्ट की जड़ का उद्देश्य यह सत्यापित करना है कि उपकरण के प्रत्येक घटक पर उपयुक्त सॉफ़्टवेयर स्थापित है। आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि उपकरण हैक नहीं हुआ है। चूंकि अब हमारे पास उपकरण के कई क्षेत्रों में बहुत सारे बंद स्रोत कोड हैं, ऐसा करना मुश्किल है। वास्तव में कैसे पता चलेगा कि घटक फर्मवेयर में कोई भेद्यता या बैकडोर नहीं हैं? कोई रास्ता नहीं। खुला स्रोत दूसरी बात है।

ऐसा लगता है कि प्रत्येक बादल और प्रत्येक विक्रेता अपने स्वयं के विश्वास की जड़ प्रदान करता है। Microsoft के पास Cerberus , Google के पास Titan , Amazon में Nitro है । वे मालिकाना कोड (हम नहीं देखते हैं कि कोड) में स्पष्ट रूप से विश्वास करने लगते हैं। इससे एक अजीब सा एहसास होता है। क्या पूरी तरह से खुले स्रोत का उपयोग करना बेहतर नहीं होगा? तब हम बिना किसी संदेह के सत्यापित कर सकते हैं कि स्रोत कोड से संकलित कोड वही है जो फर्मवेयर स्थापित होने पर उपकरण पर काम करता है। फिर हम जांच कर सकते हैं कि मशीन सही स्थिति में है, बिना यह संदेह किए कि यह असुरक्षित है या पिछले दरवाजे के साथ है।

यह आपको आश्चर्यचकित करता है कि डिजिटल क्लाउड या पैकेट जैसे छोटे क्लाउड प्रदाता ट्रस्ट की जड़ के रूप में क्या उपयोग करते हैं। मैंने ट्विटर पर इसके बारे में पूछा, लेकिन इसका माकूल जवाब नहीं मिला ...


स्केलिंग करते समय उपकरण सुरक्षा पर पॉल मैकमिलन और मैट किंग द्वारा एक महान व्याख्यान है। लेखकों ने विस्तार से वर्णन किया है कि हार्डवेयर की सुरक्षा कैसे की जाती है, जबकि उसी समय ग्राहकों को इस तक पहुंच प्रदान की जाती है। जब वे ग्राहकों से उपकरण वापस प्राप्त करते हैं, तो उन्हें लगातार और मज़बूती से यह सुनिश्चित करने की ज़रूरत होती है कि सब कुछ अपरिवर्तित रहे और किसी भी घटक में कोई आश्चर्य छिपा न हो।

सभी क्लाउड प्रदाताओं को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि ग्राहक उस पर गणना करने के बाद उपकरण से समझौता न करें।

मंच फर्मवेयर गलती सहिष्णुता

हालांकि, चिप निर्माताओं पर एक विशेष नज़र है। इंटेल के पास प्लेटफ़ॉर्म फ़र्मवेयर रिज़िलिएशन तकनीक है, जबकि लैटिस के पास प्लेटफ़ॉर्म फ़र्मवेयर रिज़िलिएन्सी है । वे प्लेटफ़ॉर्म फ़र्मर के दोष सहिष्णुता के लिए NIST दिशानिर्देशों पर अधिक ध्यान केंद्रित करते हैं।

मैंने इंटरनेट पर यह पूछने की कोशिश की कि इसका उपयोग किसने किया, लेकिन कुछ प्रतिक्रियाएं मिलीं, इसलिए यदि आप प्लेटफ़ॉर्म फ़र्मवेयर रिज़ॉल्यूशन तकनीक वाले उपकरणों का उपयोग करते हैं, तो मुझे बताएं!


इंटेल फर्मवेयर में नवाचारों पर ओसीपी व्याख्यान से, ऐसा लगता है कि इंटेल के प्लेटफ़ॉर्म फ़र्मवेयर रेजिलिएंस (पीएफआर) और सेर्बेरस हाथों में जाते हैं। Cerberus प्रमाणन सिद्धांतों को लागू करने के लिए इंटेल PFR का उपयोग करता है। धन्यवाद @msw स्पष्टीकरण के लिए।

इस काम को करने के लिए टूल के mottled सरणी को कम करना अच्छा होगा। मैं अपने लिए यह देखने के लिए स्रोत कोड भी देखना चाहूंगा कि यह सुरक्षित है।

कैसे मदद करें

मुझे आशा है कि आपको ओपन सोर्स फर्मवेयर विकसित करने के लिए क्या परियोजनाएं मौजूद हैं और यह कितना महत्वपूर्ण है, इसके बारे में कुछ पता चल गया है! यदि आप मदद करना चाहते हैं, तो कृपया दूसरों को बताएं। ओपन सोर्स प्लेटफॉर्म का उपयोग करके देखें। Chromebook एक बेहतरीन उदाहरण है, साथ ही प्यूरिज्म कंप्यूटर भी हैं। आप अपने आपूर्तिकर्ताओं से पूछ सकते हैं कि वे खुले स्रोत फर्मवेयर को जारी करने और विश्वास की जड़ के साथ उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए क्या करते हैं। मुबारक हो! :)