基于GCC編譯器插件的內(nèi)核安全加固方法研究.pdf

1、操作系統(tǒng)是計算機軟件與硬件資源的管理者，控制著整個計算機系統(tǒng)的運行。它直接和硬件交互并為用戶提供接口，是計算機軟件的運行核心和基礎(chǔ)。因此，操作系統(tǒng)安全是整個計算機系統(tǒng)安全的基本前提和保障。而內(nèi)核作為操作系統(tǒng)最核心部分，更成為操作系統(tǒng)安全乃至整個計算機系統(tǒng)安全的關(guān)鍵所在。然而，內(nèi)核漏洞的不斷發(fā)現(xiàn)和頻繁利用，卻給系統(tǒng)安全帶來了巨大威脅。所以，對內(nèi)核安全加固方法進行研究非常必要且具有重要的應用價值。論文工作主要包括以下三方面:
　　(1

2、)分析了內(nèi)核安全威脅和內(nèi)核加固方法。首先，研究討論了緩沖區(qū)溢出漏洞、本地權(quán)限提升漏洞、空指針引用漏洞的原理及攻擊方法，分析比較了每類漏洞的防護方法，針對每類漏洞提出有效且可實施的防護方法。其次，通過分析比較現(xiàn)有的內(nèi)核安全加固方法，確定了基于編譯器技術(shù)進行內(nèi)核安全加固。最后，根據(jù)GCC編譯器強大的兼容性和可移植性的特點，選取GCC編譯器作為實現(xiàn)內(nèi)核安全加固的技術(shù)手段。根據(jù)GCC編譯器的整體結(jié)構(gòu)及優(yōu)化過程，確定了在GCC后端的優(yōu)化過程作為執(zhí)

3、行內(nèi)核加固的時期。
　　(2)設計了基于GCC編譯器插件的內(nèi)核安全加固方法。針對內(nèi)核安全威脅的嚴重性，提出了采用控制流邊界檢查和棧完整性檢查的設計方法，達到有效防護漏洞攻擊，加固內(nèi)核的目的。特別地，針對控制流邊界檢查，提出了通過將轉(zhuǎn)移指令的目標地址與用戶空間和內(nèi)核空間的邊界值比較，判斷轉(zhuǎn)移指令的目標地址在合法的范圍內(nèi)的方法。針對棧完整性檢查，提出通過函數(shù)調(diào)用前加入檢測字節(jié)，在函數(shù)返回前驗證檢測字節(jié)，判斷棧中返回地址完整性的方法。<

4、br>　　(3)實現(xiàn)了基于GCC編譯器插件的內(nèi)核安全加固方法。利用GCC編譯器插件技術(shù)實現(xiàn)了控制流邊界檢查和棧完整性檢查的設計方法。在Linux操作系統(tǒng)下，使用C語言編寫融入安全檢查功能的GCC插件，加以編譯后生成共享庫并加載到GCC編譯器中使之生效。在此基礎(chǔ)上，利用嵌入安全檢查功能插件的GCC編譯器重新編譯內(nèi)核，從而實現(xiàn)內(nèi)核加固。對安全加固后的內(nèi)核原型系統(tǒng)進行功能測試和微/宏觀性能測試，結(jié)果表明該內(nèi)核加固系統(tǒng)能有效防護漏洞，并且相對于