본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

웹어셈블리를 활용한 커널 모듈 보안성 강화

Enhancing Kernel Module Security Using WebAssembly

이호준|임하정
한국정보보호학회 (Korea Institute Of Information Security And Cryptology)|2023.04|정보보호학회논문지 (Journal of The Korea Institute of Information Security and Cryptology)|제33권 제2호|pp. 337-344|DOI https://doi.org/10.13089/JKIISC.2023.33.2.337

0

조회

0

다운로드

0

인용

0

참고문헌

키워드

WebAssemblySandboxKernel Module
주제분류컴퓨터학

초록

리눅스를 비롯한 현대 OS들은 모놀리식 커널디자인을 채택하여 높은 확장성을 보여주지만, 모든 메모리 공간을 공유하기 때문에 취약한 보안을 가지고 있었다. 본 연구는 웹어셈블리를 활용하여 커널 내부에서 격리된 커널 모듈을 제시한다. 웹어셈블리는 메모리 안전성을 보장하면서도 저수준 명령어 집합을 정의하여 높은 성능을 보여주는 가상머신을 제공한다. 본 논문에서는 웹어셈블리 실행환경을 커널 내부에 구현하여 개발자가 커널 모듈의 동작을 제어할 수 있도록 허용하고 더 높은 보안성을 달성하였다.

Abstract

Modern OSs, including Linux, show high scalability by adopting a monolithic kernel design, but have weak security because they share all memory space. This study presents a kernel module that are isolated inside the kernel using WebAssembly. WebAssembly provides a high-performance virtual machine by defining a low-level instruction set while guaranteeing memory safety. In this paper, the WebAssembly execution environment is implemented inside the kernel, allowing developers to control the operation of kernel modules and achieving higher security.

참고문헌 (23)

  1. J. Bai, "Effective static analysis of concurrency use-after-free bugs in linux device drivers", 2019 USENIX Annual Technical Conference, USENIX ATC 2019, pp.255~268 (2019), USENIX Association
  2. J. Bai, "Static detection of unsafe DMA accesses in device drivers", 30th USENIX Security Symposium, USENIX Security 2021, pp.1629~1645 (2021), USENIX Association
  3. A. Machiry, "DR. CHECKER : A soundy analysis for linux kernel drivers", 26th USENIX Security Symposium (USENIX Security 17), pp.1007~1024 (2017), USENIX Association
  4. J. Corina, "Difuze : Interface aware fuzzing for kernel drivers", CCS ’17 (2017), Association for Computing Machinery
  5. H. Peng, "USBFuzz : A framework for fuzzing USB drivers by device emulation", 29th USENIX Security Symposium (USENIX Security 20), pp.2559~2575 (2020), USENIX Association
  6. D. Song, "Agamotto : Accelerating kernel driver fuzzing with lightweight virtual machine checkpoints", 29th USENIX Security Symposium (USENIX Security 20), pp.2541~2557 (2020), USENIX Association
  7. S. Shillaker, "Faasm : Lightweight isolation for efficient stateful serverless computing", 2020 USENIX Annual Technical Conference, USENIX ATC 2020, pp.419~433 (2020), USENIX Association
  8. M. Nieke, "Edgedancer : Secure mobile webassembly services on the edge", EdgeSys@EuroSys 2021: 4th International Workshop on Edge Systems, Analytics and Networking, Online Event, pp.13~18 (2021), ACM
  9. N. He, "EOSAFE : security analysis of EOSIO smart contracts", 30th USENIX Security Symposium, USENIX Security 2021, pp.1271~1288 (2021), USENIX Association
  10. R. Liu, "Aerogel : Lightweight access control framework for webassembly-based bare-metal iot devices", 2021 IEEE, 2021, 94~105
  11. "Reference Types for WebAssembly" (2021)[URL]
  12. C. Disselkoen, "Position paper : Progressive memory safety for webassembly", Proceedings of the 8th International Workshop on Hardware and Architectural Support for Security and Privacy, HASP ’19 (2019), Association for Computing Machinery
  13. "Write-protection of generated code with PKEYs/PKU"[URL]
  14. "What is eBPF? An Introduction and Deep Dive into the eBPF Technology"[URL]
  15. "WebAssembly Micro Runtime"[URL]
  16. S. Boyd-Wickizer, "Tolerating malicious device drivers in linux", 2010 USENIX Annual Technical Conference (2010), USENIX Association
  17. Y. Mao, "Software fault isolation with api integrity and multi-principal modules", Proceedings of the Twenty-Third ACM Symposium on Operating Systems Principles, SOSP ’11, pp.115~128 (2011), Association for Computing Machinery
  18. V. Narayanan, "Lxds : Towards isolation of kernel subsystems", 2019 USENIX Annual Technical Conference, USENIX ATC 2019, pp.269~284 (2019), USENIX Association
  19. D. McKee, "Preventing Kernel Hacks with HAKCs", 29th Annual Network and Distributed System Security Symposium, NDSS 2022 (2022), The Internet Society
  20. Xiong, Xi, "Proceedings of the Network and Distributed System Security Symposium, NDSS 2011" (2011), The Internet Society
  21. Y. Zhou, "Armlock : Hardware-based fault isolation for arm", Proceedings of the 2014 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security, CCS ’14, pp.558~569 (2014), Association for Computing Machinery
  22. "ARMv8.5-A Memory Tagging Extension" (2019)[URL]
  23. "Pointer Authentication on ARMv8.3" (2017)[URL]

관련 논문AI추천

웹 어셈블리 모듈 안전성 검증을 위한 퍼징 방법강상용, 김연수, 노봉남, 박성현한국정보보호학회 · 정보보호학회논문지2019 · 제29권 제2호무작위 메모리 보호 키 할당을 통한웹어셈블리 JIT 컴파일된 코드 보호권동현, 배명진, 신채원, 정윤서한국정보처리학회 · 정보처리학회 논문지2024 · 제13권 제11호WACFI : 웹 어셈블리에서의 간접호출 명령어 보호를 위한 코드 계측 기술권동현, 김영주, 장윤수한국정보보호학회 · 정보보호학회논문지2021 · 제31권 제4호웹어셈블리 환경에서 카나리 길이에 따른 성능 및 보안 분석권동현, 신채원, 한고원한국정보처리학회 · 정보처리학회 논문지2025 · 제14권 제4호리눅스 커널 모듈을 위한 폴트 주입 시스템손성훈한국컴퓨터정보학회 · 한국컴퓨터정보학회논문지2022 · 제27권 제6호리눅스 운영체제 기반의 보안 커널 구현박태규, 손형길, 이금석한국정보처리학회 · 정보처리학회논문지C2003 · 제10권 제2호

이 간행물의 다른 논문 (20건)

익명인증서 및 블록체인 암호화로 익명성이 강화된 디지털화폐 모델윤재호, 김용민pp. 139-149SIKE에서의 최신 마스킹 대응기법에 대한 딥러닝 기반 부채널 전력 분석임우상, 김현일, 서창호, 장재영pp. 151-16432-bit RISC-V 프로세서 상에서의 경량 블록 암호 SIMECK, SIMON 카운터 운용 모드 최적 구현심민주, 오유진, 송민호, 서화정, 권혁동pp. 165-173PIPO 64/128에 대한 딥러닝 기반의 신경망 구별자장경배, 김현지, 임세진, 서화정pp. 175-182사물 인터넷 프로세서 8-bit AVR 상에서의 경량암호 TinyJAMBU 고속 최적 구현양유진, 권혁동, 엄시우, 서화정, 심민주pp. 183-191
원문 보기