設(shè)備驅(qū)動非內(nèi)核化通信機(jī)制的研究與實現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著計算機(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)動程序組成的,被認(rèn)為是內(nèi)核漏洞的主要來源。設(shè)備驅(qū)動程序通常以系統(tǒng)級權(quán)限運(yùn)行在內(nèi)核空間,而操作系統(tǒng)對運(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)動程序中存在漏洞或惡意代碼,很可能會影響操作系統(tǒng)安全,甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰。因此,為了防止由設(shè)備驅(qū)動程序引起的系統(tǒng)故障,本文提出了一種驅(qū)動

2、漏洞隔離方法,將部分非性能相關(guān)的驅(qū)動程序遷移到用戶空間運(yùn)行,同時設(shè)計出一種有效的通信機(jī)制,以盡量降低用戶空間驅(qū)動程序與內(nèi)核進(jìn)行信息交互的額外開銷,保障驅(qū)動運(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)動非內(nèi)核化拆分方法及通信機(jī)制,并針對特定聲卡驅(qū)動程序和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計實現(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)動程序可以正常運(yùn)行,重點(diǎn)對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,通過請求-應(yīng)答的方式實現(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現(xiàn)了驅(qū)動程序

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