| Περίληψη |
Οι επιθέσεις εμβόλιμου κώδικα συνεχίζουν και αποτελούν απειλή για τα σημερινά υπολογιστικά συστήματα, εφόσον εκμεταλλεύονται αδυναμίες του λογισμικού ώστε να καταφέρουν να εισβάλουν στο απομακρυσμένο σύστημα και να εκτελέσουν αμφίβολο ή κακόβουλο κώδικα. Η τεχνική της τυχαιοποίησης του συνόλου του εντολών του επεξεργαστή (ISR) έχει τη δυνατότητα να προστατέψει ένα σύστημα ενάντια σε απομακρυσμένες επιθέσεις εμβόλιμου κώδικα τυχαιοποιώντας το σύνολο των εντολών της κάθε διεργασίας. Με αυτόν τον τρόπο, ο εμβόλιμος κώδικας του επιτιθέμενου θα αποτύχει να εκτελεστεί στον τυχαιοποιημένο επεξεργαστή του απομακρυσμένου συστήματος. Παρόλα αυτά, ενώ η τεχνική ISR είναι διαδεδομένη, όλες οι υπάρχουσες υλοποιήσεις της βασίζονται σε προσομοιωτές και άλλα εργαλεία τα οποία (i) επιφέρουν σημαντική μείωση στην απόδοση του επεξεργαστή, (ii) περιορίζουν την ευκολία ανάπτυξης τυχαιοποιημένου συνόλου εντολών, (iii) αδυνατούν να προστατέψουν τον πυρήνα του λειτουργικού συστήματος, και (iv) είναι επιρρεπή στις επιθέσεις που προσπαθούν να παρακάμψουν την τεχνική.
Για να αντιμετωπίσουμε αυτά τα προβλήματα προτείνουμε το ASIST: μια αρχιτεκτονική με υποστήριξη υλικού και λογισμικού-λειτουργικού συστήματος για την τυχαιοποίηση του συνόλου των εντολών του επεξεργαστή. Παραθέτουμε το σχεδιασμό και την υλοποίηση του ASIST τροποποιώντας έναν επεξεργαστή SPARC τον οποίο συνθέσαμε σε μία πλακέτα FPGA και τρέξαμε πάνω σε αυτό λειτουργικό σύστημα Linux το οποίο με τη σειρά του τροποποιήσαμε ώστε να υποστηρίζει τις καινούργιες μας λειτουργίες. Το λειτουργικό σύστημα φορτώνει ένα κλειδί, το οποίο χρησιμοποιείται για την τυχαιοποίηση των εντολών της τρέχουσας διαδικασίας σε έναν νέο καταχωρητή που έχουμε ορίσει, έπειτα ο τυχαιοποιημένος επεξεργαστής αποκωδικοποιεί τις εντολές της διαδικασίας με αυτό το κλειδί πριν την εκτέλεση τους. Επιπλέον, το ASIST προστατεύει το σύστημα ενάντια σε επιθέσεις που εκμεταλλεύονται αδυναμίες του πυρήνα του λειτουργικού συστήματος από το να εκτελέσουν αυθαίρετο κώδικα με αυξημένα προνόμια, χρησιμοποιώντας διαφορετικό κλειδί για το λειτουργικό σύστημα.
Στηρίζουμε πως το ASIST προστατεύει όλες τις εφαρμογές και τον πυρήνα του λειτουργικού συστήματος από επιθέσεις εμβόλιμου κώδικα με λιγότερο από 1.5% μείωση στην απόδοση του τρέχοντος συστήματος, ενώ απαιτεί μόνο 0.7% παραπάνω κυκλώματα.
|
Architectural support for instruction set randomization
