基于RT-Linux防危保障機制的實驗模型

摘要：隨著嵌入式實時系統(tǒng)在安全關鍵系統(tǒng)中日益廣泛的應用，其軟件不但要保護嵌放式實時系統(tǒng)的功能性和時間限制，對其安全性、穩(wěn)定性和可靠性的要求也大大提高。軟件錯誤的比例大大高于硬件錯誤，軟件錯誤可能引起硬件誤操作，進而直接威脅系統(tǒng)安全。使用防危核可有效防止關鍵設備誤操作。本文以RT-Linux實時操作系統(tǒng)為平臺，對十字路口交通燈控制建立安全實驗模型，硬件防危核實現技術，為防危保障探索新的實現途徑。

    關鍵詞：防危核 安全核 實時系統(tǒng) 防危策略

早在19世紀70年代，為保證系統(tǒng)中的敏感信息不被非法用戶惡意破壞和非法訪問，Roger Schell和Mitre等人提出了安全核（security kernel）的概念。安全核將系統(tǒng)中的軟件隔離為可信的和不可信的兩部分，由可信賴信號負責對不可信部分進行審核，以保證不可信部分不會對敏感數據進行非法和錯誤的訪問。安全核的技術在信息安全領域中取得了成功并得到廣泛的應用。在安全核基礎上，Rushby等人又進一步提出了防危核（safety kernel）的概念，用于防止軟件對安全關鍵設備的非法訪問，從而保障系統(tǒng)安全。防危核由一組防危策略和隔離組成，因此，防危策略的完備性和低開銷是防隱核可靠和高效的關鍵�，F在，對防危核的研究還處于初級階段，本文介紹我們基于RT-Linux實現的隊危核。實驗結果表明了該方案的有效性和可行性。

1 防危核技術

防危核關心的是如何保護設備不被非法訪問，以避免因對設備的誤操作引起的重大生命財產損失和環(huán)境破壞。防危核把受保護設備與系統(tǒng)中的其它部分隔離，通過實施防危策略（safety policy）對這些設備的訪問進行特殊控制。凡是對受保護設備的訪問，都必須經過危核的審查，合法者予以支持；反之，則采取相應的出錯處理措施，維護系統(tǒng)的防危特性，這樣就能很好地避免軟件故障造成的災難后果。從應用軟件的角度來看，防危核的原理如圖1所示。在工程應用中，要保證危核的有效性，必須遵循下列3項規(guī)則。

（1）短小精練

為了不影響系統(tǒng)的性能，防危核應盡可能小，為此系統(tǒng)所有的防危核策略均由防危核為實施是不現實的。采用將防危策略放在防危核外部的防危策略庫中的方法，縮小防危核的大小主，防危核在防危處理時訪問防危策略庫，以獲取相應防危策略。

（2）完備性

完備性要求，不通過防危核主體就不能對客體進行任何訪問操作。它表明對設備的任何訪問請求都必須通過防危核的驗證。如果系統(tǒng)中存在其它組件可以繞開防危核訪問設備，顯然安全將無法得到保障。所以采用了防危核技術的系統(tǒng)必須要保證防危核對設備的專一控制。

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