基于內核代理模塊和用戶空間函數(shù)庫的設備驅動體系結構的研究.pdf

1、隨著計算機科學技術的發(fā)展以及硬件性能的提升，操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性日益成為現(xiàn)今面臨的最主要的挑戰(zhàn)。操作系統(tǒng)的安全決定著整個計算機系統(tǒng)的安全，內核作為操作系統(tǒng)的核心，它的穩(wěn)定與安全對操作系統(tǒng)有至關重要的影響，由于設備驅動代碼占到內核代碼的70％，因此它是操作系統(tǒng)漏洞的主要來源。在Linux中，操作系統(tǒng)認為內核中的代碼是完全可信的，傳統(tǒng)的設備驅動以內核模塊的方式運行在內核空間，因而設備驅動如果存在漏洞或惡意代碼，則將對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性

2、造成破壞和威脅。此外，并不是所有設備驅動程序的開發(fā)者都完全熟悉內核，因此，驅動程序的質量參差不齊。為了保障系統(tǒng)的安全，本文提出一種新的保證操作系統(tǒng)安全與穩(wěn)定的方法，將驅動程序部分隔離，在用戶空間實現(xiàn)。
　　在深入研究了Linux操作系統(tǒng)的驅動模型并對實現(xiàn)用戶空間驅動的關鍵技術進行分析后，本文設計和實現(xiàn)了一種基于驅動代碼分離的用戶驅動框架，將驅動程序分為在用戶態(tài)執(zhí)行的用戶空間函數(shù)庫和在內核態(tài)運行的內核代理模塊兩部分。一方面，通過使用

3、源程序分析工具cflow對網(wǎng)絡驅動代碼進行分析，確定驅動程序代碼分離的標準，保留驅動代碼中的關鍵部分來兼顧驅動性能。另一方面，以PCnet32網(wǎng)絡驅動為例，實現(xiàn)了基于內核代理模塊和用戶空間函數(shù)庫的用戶空間驅動原型，在一定程度上實現(xiàn)驅動的隔離，降低由驅動引起的漏洞破壞操作系統(tǒng)的可能性，同時減少內核中運行的驅動代碼，以達到保障操作系統(tǒng)可靠性的目的。
　　本文對實現(xiàn)的用戶空間驅動原型進行了正確性和性能方面的測試，實驗證明此方法在保證有效