Practical Security Properties on Commodity Computing Platforms: The uber eXtensible Micro-Hypervisor Framework

این SpringerBrief چارچوب میکرو-هیپروایزر uber eXtensible (uberXMHF) را مورد بحث قرار می دهد، یک معماری و چارچوب امنیتی سیستم میکرو هایپروایزر جدید که می تواند برنامه های کاربردی حساس به امنیت را از سایر برنامه های کاربردی غیرقابل اعتماد در پلتفرم های کالا جدا کند و امکان همزیستی ایمن آنها را فراهم کند. uberXMHF، علاوه بر این، نظارت بر زمان اجرا اجزای غیرقابل اعتماد را تسهیل می کند، که در این SpringerBrief نشان داده شده است. uberXMHF روی سه هدف که کلیدهای دستیابی به امنیت عملی در پلتفرم‌های کالا هستند، تمرکز دارد: (الف) سازگاری کالا (به عنوان مثال، لینوکس و ویندوز اصلاح‌نشده اجرا می‌شود) و دسترسی نامحدود به سخت‌افزار پلتفرم؛ (ب) پایه محاسباتی قابل اعتماد کم و پیچیدگی؛ و (ج) پیاده سازی کارآمد.
uberXMHF تلاش می کند تا یک پلت فرم قابل درک، عملی و انعطاف پذیر برای انجام تحقیق و توسعه میکرو هایپروایزر باشد. uberXMHF عملکرد اصلی هایپروایزر رایج را در چارچوبی کپسوله می کند که به توسعه دهندگان و کاربران اجازه می دهد برنامه های کاربردی مبتنی بر میکرو هایپروایزر (حساس به امنیت) سفارشی (به نام \"uberapps\") بسازند. نویسندگان چندین uberapp را توصیف می‌کنند که از uberXMHF استفاده می‌کنند و کارایی و تطبیق‌پذیری چارچوب را به نمایش می‌گذارند. این uberapp ها طیف گسترده ای از برنامه های امنیتی از جمله تقسیم بندی برنامه ها و sandboxing، تایید، اجرای کد تایید شده، مدیریت کلید، ردیابی، حسابداری منابع قابل تایید، مسیر مطمئن و جداسازی ورودی/خروجی بر اساس تقاضا را در بر می گیرند.
نویسندگان توسط نتیجه نهایی - یک چارچوب میکرو-هیپروایزر پایه محاسباتی تمیز، بدون اعتماد و کم اعتماد برای پلتفرم‌های کالا با ویژگی‌های عملکرد مطلوب و معماری مناسب برای ممیزی دستی و/یا استدلال رسمی. توسعه فعال و منبع باز uberXMHF ادامه دارد.
مخاطبان اصلی این SpringerBrief محققان سیستم (امنیتی) و توسعه دهندگان نرم افزار سیستم کالا هستند. تمرین‌کنندگانی که در مکانیسم‌های استقرار امنیت سیستم در صنعت و دفاع کار می‌کنند، و همچنین دانشجویان سطح پیشرفته‌ای که علوم کامپیوتر را با علاقه به امنیت می‌خوانند نیز می‌خواهند این SpringerBrief را بخوانند.

This SpringerBrief discusses the uber eXtensible Micro-hypervisor Framework (uberXMHF), a novel micro-hypervisor system security architecture and framework that can isolate security-sensitive applications from other untrustworthy applications on commodity platforms, enabling their safe co-existence. uberXMHF, in addition, facilitates runtime monitoring of the untrustworthy components, which is illustrated in this SpringerBrief. uberXMHF focuses on three goals which are keys to achieving practical security on commodity platforms: (a) commodity compatibility (e.g., runs unmodified Linux and Windows) and unfettered access to platform hardware; (b) low trusted computing base and complexity; and (c) efficient implementation.
uberXMHF strives to be a comprehensible, practical and flexible platform for performing micro-hypervisor research and development. uberXMHF encapsulates common hypervisor core functionality in a framework that allows developers and users to build custom micro-hypervisor based (security-sensitive) applications (called "uberapps"). The authors describe several uberapps that employ uberXMHF and showcase the framework efficacy and versatility. These uberapps span a wide spectrum of security applications including application compartmentalization and sandboxing, attestation, approved code execution, key management, tracing, verifiable resource accounting, trusted-path and on-demand I/O isolation.
The authors are encouraged by the end result - a clean, barebones, low trusted computing base micro-hypervisor framework for commodity platforms with desirable performance characteristics and an architecture amenable to manual audits and/or formal reasoning. Active, open-source development of uberXMHF continues.
The primary audience for this SpringerBrief is system (security) researchers and developers of commodity system software. Practitioners working in system security deployment mechanisms within industry and defense, as well as advanced-level students studying computer science with an interest in security will also want to read this SpringerBrief.