設(shè)備驅(qū)動(dòng)非內(nèi)核化通信機(jī)制的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和硬件水平的不斷提升，操作系統(tǒng)的安全性和可靠性已成為當(dāng)今重要的研究課題。內(nèi)核是整個(gè)操作系統(tǒng)的核心，而一半以上的內(nèi)核代碼是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序組成的，被認(rèn)為是內(nèi)核漏洞的主要來(lái)源。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通常以系統(tǒng)級(jí)權(quán)限運(yùn)行在內(nèi)核空間，而操作系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行在內(nèi)核空間的程序是完全信任的。所以，一旦設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中存在漏洞或惡意代碼，很可能會(huì)影響操作系統(tǒng)安全，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。因此，為了防止由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序引起的系統(tǒng)故障，本文提出了一種驅(qū)動(dòng)

2、漏洞隔離方法，將部分非性能相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序遷移到用戶空間運(yùn)行，同時(shí)設(shè)計(jì)出一種有效的通信機(jī)制，以盡量降低用戶空間驅(qū)動(dòng)程序與內(nèi)核進(jìn)行信息交互的額外開銷，保障驅(qū)動(dòng)運(yùn)行效率，從而避免操作系統(tǒng)性能受到太大影響。
　　本文在分析Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)及相關(guān)源碼的基礎(chǔ)上，研究了設(shè)備驅(qū)動(dòng)非內(nèi)核化拆分方法及通信機(jī)制，并針對(duì)特定聲卡驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的拆分運(yùn)行方案。一方面，確定設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序拆分標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)分析給出適合遷移

3、到用戶空間的具體函數(shù)，嘗試將原有設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行拆分，遷移部分內(nèi)核函數(shù)到用戶空間。另一方面，為了使拆分后的驅(qū)動(dòng)程序可以正常運(yùn)行，重點(diǎn)對(duì)Linux內(nèi)核空間與用戶空間的通信機(jī)制進(jìn)行研究，形成一種基于ioctl系統(tǒng)調(diào)用和完成量completion的同步通信機(jī)制，通過(guò)請(qǐng)求-應(yīng)答的方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)核空間與用戶空間函數(shù)之間的數(shù)據(jù)交互。為減輕內(nèi)核空間與用戶空間的通信負(fù)荷，還對(duì)相關(guān)共享數(shù)據(jù)的非內(nèi)核化處理進(jìn)行了研究。上述研究和技術(shù)方案在一定程度上實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)程序