경량 결함 격리 (LFI)

Lightweight Fault Isolation (LFI) 프로젝트의 최상위 저장소에 오신 것을 환영합니다.

LFI란 무엇인가요?

LFI는 네이티브 코드를 샌드박싱하기 위한 시스템입니다. WebAssembly 및 Native Client와 마찬가지로 LFI는 샌드박싱된 코드를 프로세스 내(즉, 호스트 애플리케이션과 동일한 주소 공간)에서 격리합니다. 현재 Arm64 및 x86-64 대상을 지원하며, 실험적인 RISC-V 지원이 있습니다.

LFI는 처음부터 C/C++ 라이브러리(어셈블리 코드 포함) 및 장치 드라이버와 같은 기존 코드를 샌드박싱하도록 설계되었습니다.

LFI는 다음과 같은 목표를 지향합니다:

• 호환성: LFI는 수정 없이 거의 모든 기존 C/C++/어셈블리 코드를 샌드박싱하는 데 사용할 수 있으며, 기존 시스템 호출 인터페이스 등과 함께 작동합니다.
• 성능: LFI는 샌드박싱되지 않은 코드에 비해 최소한의 오버헤드를 목표로 합니다.
• 보안: LFI 런타임 및 컴파일러 요소는 가능한 경우 단순하고 검증 가능하도록 설계되었습니다.
• 사용성: 도구는 기존 코드에 샌드박싱을 적용하는 것을 최대한 쉽게 만들어야 합니다.

비목표에는 안정적인 바이너리 형식과 플랫폼 독립성이 포함됩니다. 성능 향상을 위해 아키텍처별 하드웨어 기능과 컴파일러 기술을 최대한 활용할 것입니다.

LFI는 현재 읽기 및 쓰기를 샌드박싱할 때 네이티브 코드에 비해 약 7%(Arm64) 또는 8%(x86-64)의 오버헤드를, 쓰기만 샌드박싱할 때 1.5%(Arm64) 또는 6%(x86-64)의 오버헤드를 부과합니다(SPEC 2017 기하 평균). LFI 컨텍스트 전환(즉, 샌드박스와 호스트 애플리케이션 간)은 단 10사이클 정도 소요되며, LFI는 단일 주소 공간에서 수천 개의 샌드박스를 지원할 수 있습니다: 각 샌드박스에 최대 4GiB의 메모리가 할당된 약 64K(Arm64) 또는 약 3K(x86-64)입니다.

저장소

• lfi-runtime: LFI 프로그램 로드, 호스트 호출 처리 및 검증 실행을 담당하는 런타임입니다.
• lfi-verifier: LFI 검증기입니다.
• lfi-rewriter: GNU 어셈블리용 LFI 재작성기이자, 링킹 후 바이너리 변환을 수행하는 포스트-링커 도구(x86-64에서만 필요)입니다.
• lfi-bind: LFI 샌드박스 내에서 라이브러리를 실행하기 위한 트램폴린 및 초기화 루틴을 생성하는 도구입니다.
• lfi-llvm-toolchain: LLVM 기반 LFI 컴파일러 툴체인을 구축하기 위한 스크립트와 함께, compiler-rt, musl, libc++, mimalloc을 포함하는 sysroot입니다.
• llvm-project: LLVM 프로젝트의 개발 포크입니다.
• lfi-specification: LFI 사양 문서의 LaTeX 소스입니다.
• lfi-bench: LFI 성능 평가를 위한 라이브러리 및 벤치마크 모음입니다.

시작하기

LFI를 시작하려면 LFI 컴파일러가 필요합니다. https://github.com/lfi-project/lfi-llvm-toolchain에서 얻을 수 있습니다. 사전 빌드된 aarch64 및 x86-64 컴파일러는 릴리스 페이지(https://github.com/lfi-project/lfi/releases/latest)에서 호스팅됩니다. 아키텍처에 따라 aarch64-lfi-clang.tar.gz 또는 x86_64-lfi-clang.tar.gz 번들을 다운로드하십시오(또는 x86-64에서 aarch64로 크로스 컴파일하려면 aarch64-lfi-clang-host-x86_64.tar.gz).

아카이브를 열면 다음과 같은 디렉터리 구조를 볼 수 있습니다:

├── bin
│   ├── LLVM tools (clang, lld, ...)
├── include
├── lfi-bin
│   ├── lfi-postlink
│   ├── lfi-rewrite
│   ├── lfi-run
│   ├── lfi-verify
│   ├── ARCH-lfi-linux-musl-clang -> ../bin/clang
│   └── ARCH-lfi-linux-musl-clang++ -> ../bin/clang++
├── lfi-clang
│   ├── ARCH-lfi-linux-musl-clang -> ../bin/clang
│   └── ARCH-lfi-linux-musl-clang++ -> ../bin/clang++
├── lib
├── libexec
├── share
└── sysroot

lfi-bin 디렉터리를 PATH에 추가하는 것이 좋습니다. 별도 설치를 통해 LFI 도구가 이미 설치되어 있는 경우 대신 lfi-clang만 PATH에 추가하는 것을 고려하십시오.

컴파일러가 있으면 간단한 C 또는 C++ 프로그램을 빌드할 수 있습니다:

#include <stdio.h>
int main() {
    printf("Hello from LFI\n");
    return 0;
}

lfi-run을 사용하여 컴파일 및 실행:

$ aarch64-lfi-linux-musl-clang hello.c -O2 -o hello -static-pie
$ lfi-run -v ./hello
Hello from LFI

사전 빌드된 아카이브의 lfi-run 도구를 사용할 수 있습니다. 또한 소스에서 LFI 런타임을 쉽게 빌드할 수 있습니다:

git clone https://github.com/lfi-project/lfi-runtime
cd lfi-runtime
meson setup build
cd build
ninja
./tools/lfi-run/lfi-run ...

lfi-run 도구는 주로 벤치마킹 및 테스트를 위한 것입니다. 기본적으로 검증을 실행하지 않으며(-v를 전달하여 활성화), 기본적으로 전체 파일 시스템 액세스를 허용합니다. 자세한 내용은 사용법(lfi-run --help)을 참조하십시오.

다음 단계

첫 번째 LFI 프로그램을 빌드하고 실행한 후, 몇 가지 추가 방향을 추구하고 싶을 수 있습니다. 다음 가이드에서 몇 가지 제안을 확인하세요:

• SPEC 2017 및 lfi-bench를 사용한 벤치마킹 설정: 가이드.
• LFI를 사용한 라이브러리 샌드박싱: 가이드.
• LFI 작동 방식에 대해 자세히 알아보기: 가이드.
• liblfi를 사용한 사용자 정의 런타임 만들기: 가이드

연구 저장소

이 저장소는 이전에 zyedidia/lfi에 있었으며 LFI의 초기 구현을 보관하고 있었습니다. 해당 소스는 lfi-research 브랜치에서 찾을 수 있습니다.