[發明專利]處理器協助的內核地址空間細粒度管理方法

有效

• 申請號: 201611030536.3
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106775923B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 周洪偉;原錦輝;韓繼紅;常朝穩;李福林;吳果
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍信息工程大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 董曉勇

1.一種處理器協助的內核地址空間細粒度管理方法，其特征在于：將傳統內核地址空間劃分為多個不同部分：普通域、機密性優先安全域、完整性優先安全域、過渡域、管理域或其它域，安全域是指非普通域的其它域，域之間的切換分為普通域切換至安全域、安全域切換至普通域，系統增加多個特定域，域之間的切換均為普通域切換至安全域，以及安全域切換至普通域兩種，其中普通域切換至安全域的過程分為以下步驟：

步驟1：模式切換1，即普通域切換至過渡域，其含有兩個環節：①跳板檢查來源地址的合法性；②跳板讀取PMC寄存器，記錄當前觀測值；

步驟2：安全檢驗1，即跳板負責檢查，其含有兩個環節：①跳板首先對發起域切換的來源地址進行合法性檢驗；②來源地址通過合法性檢驗后，跳板為實施域切換執行路徑完整性檢驗作近似的評估準備；

步驟3：模式切換2，即過渡域切換至安全域，其含有兩個環節：①跳板修改頁表，完成工作模式的再次切換；②跳板根據索引值，完成請求合法性檢查后，查獲跳轉的目標地址；

步驟4：安全檢驗2，即跳板負責檢查，其含有兩個環節：①跳板通過觀測執行指令數量以及ret指令預測失敗事件數量，來判定當前執行路徑是否完整，工作過程沒有受到干擾；②跳板根據上一步驟所獲得的目標地址實施跳轉，完成域切換；

其中安全域切換至普通域包括兩個大的步驟：

步驟1：模式切換３，其負責將管理模式切換到過渡模式，即服務結果以及返回點位置都提前寫入普通域內特定空間；

步驟2：模式切換４，其負責將過渡模式切換到普通模式，即再次切換工作模式，并開啟系統中斷，返回位于普通域內的返回點。

2.根據權利要求1所述的處理器協助的內核地址空間細粒度管理方法，其特征在于：域注冊是指在系統中新增加一個特定域，域注銷是指撤消某個特定域域注冊時，注冊者將提供一個管理特征碼，作為操作該域的驗證碼；注銷該域時，注銷者將提供該管理特征碼，系統將驗證特征碼的合法性以確認域的所有者身份，其中普通域、過渡域和管理域是系統必需的域，不允許域注冊和域注銷。

3.根據權利要求2所述的處理器協助的內核地址空間細粒度管理方法，其特征在于：域注冊的過程如下：①普通域內指令向位于管理域內的域管理器申請注冊一個新的域，提交相關的參數，包括域空間大小、域空間訪問權限信息、域內服務指令集、開放的服務點、域管理特征碼；②域管理器記錄域管理特征碼，并按要求分配指定大小的域空間，并從普通域內拷貝待注冊域內的指令和數據到新的域空間內；③域管理器根據開放的服務點，填寫索引表和跳轉表。

4.根據權利要求2所述的處理器協助的內核地址空間細粒度管理方法，其特征在于：域注銷的過程與域注冊的過程互逆：①普通域內指令向位于管理域內的域管理器申請注銷一個已有的域，并提交域管理特征碼；②域管理器驗證域管理特征碼是否與域注冊時所使用的一致，如果不一致將終止域注銷請求；③域管理器修正索引表和跳轉表，使該域和該域所提供的服務對用戶不再可見和可用；④域管理器釋放域所占用的空間。

5.根據權利要求1所述的處理器協助的內核地址空間細粒度管理方法，其特征在于：所述管理域、過渡域以及普通域統稱為基本域，在管理模式下，管理域內的指令可以讀或寫其它任何域內指令和數據；在過渡模式下，位于過渡域內的跳板不能寫管理域內的數據，但可以讀寫普通域內的指令和數據；在普通模式下，管理域內的指令和數據對于普通域不可見，只能執行過渡域內的指令。