مطالعه در مورد استراتژی های تقویت امنیت هسته HarmonyOS Next

Summarize this content to 400 words in Persian Lang

هدف این مقاله بررسی عمیق جزئیات فنی سیستم Huawei HarmonyOS Next (تا API 12 تا کنون) است و بر اساس شیوه‌های توسعه واقعی خلاصه می‌شود. این عمدتا به عنوان وسیله ای برای اشتراک گذاری و ارتباطات فنی عمل می کند. اشتباه و کوتاهی اجتناب ناپذیر است. از همکاران استقبال می شود که نظرات و سوالات ارزشمندی را مطرح کنند تا بتوانیم با هم پیشرفت کنیم. این مقاله محتوای اصلی است و هر نوع تجدید چاپ باید منبع و نویسنده اصلی را ذکر کند.

1. مبانی امنیت هسته

(1) اصول اساسی

امنیت هسته HarmonyOS Next مانند یک قلعه با دقت طراحی شده است و اصول اولیه آن حول چندین جنبه کلیدی ساخته شده است. اولاً، از نظر کنترل دسترسی، مدیریت مجوزهای دقیق را پیاده سازی می کند. درست مانند مناطق مختلف در یک قلعه دارای سطوح مختلف کنترل دسترسی، تضمین می کند که فقط فرآیندها یا رشته های مجاز می توانند به منابع هسته خاصی دسترسی داشته باشند. به عنوان مثال، واسط های فراخوانی کلیدی سیستم در هسته سیستم را فقط می توان توسط فرآیندهای سیستم اصلی با مجوزهای مربوطه فراخوانی کرد و از تغییر تصادفی پیکربندی های کلیدی سیستم توسط برنامه های معمولی جلوگیری می کند.از منظر طراحی معماری هسته، مفهوم معماری میکروکرنل را اتخاذ می کند و توابع هسته را به حداقل می رساند و مدولار می کند. این شبیه به تقسیم مناطق عملکردی مختلف در یک قلعه به قلعه های کوچک مستقل است. هر قلعه کوچک (ماژول) سیستم دفاعی خود را دارد و اگر یک قلعه کوچک مشکلی داشته باشد، به راحتی مناطق دیگر را تحت تأثیر قرار نمی دهد و به طور موثر دامنه گسترش خطرات امنیتی را کاهش می دهد.

(2) مقایسه آسیب پذیری های امنیتی هسته مشترک و اقدامات متقابل

آسیب‌پذیری‌های امنیتی رایج هسته، مانند آسیب‌پذیری‌های سرریز بافر، مانند ترک‌هایی در دیوار شهر هستند. مهاجمان می توانند از این کرک ها برای تزریق کدهای مخرب و به دست آوردن کنترل سیستم استفاده کنند. زمانی که سیستم‌عامل‌های سنتی با چنین آسیب‌پذیری‌هایی مواجه می‌شوند، معمولاً به زمان زیادی برای انتشار وصله‌ها برای تعمیر نیاز دارند و به دلیل پیچیدگی معماری سیستم، ممکن است مشکلاتی در سازگاری وصله‌ها نیز وجود داشته باشد.با این حال، HarmonyOS Next چندین اقدامات متقابل پیشگیرانه را اتخاذ کرده است. برای مسائل سرریز بافر، استانداردهای کدگذاری امنیتی را در مرحله کدنویسی به شدت دنبال می کند و بررسی های مرزی را انجام می دهد. مانند این است که هنگام ساختن دیوار شهر اطمینان حاصل کنید که هر آجر محکم می شود تا از ایجاد ترک جلوگیری شود. در عین حال، از مکانیسم‌های محافظت از حافظه مانند تصادفی‌سازی چیدمان حافظه استفاده می‌کند که پیش‌بینی آدرس‌های حافظه را برای مهاجمان دشوار می‌کند. مثل این است که شماره اتاق های قلعه هر روز به طور تصادفی تغییر می کند و دشمنان را گیج می کند.به عنوان مثال، برای رفع آسیب‌پذیری‌های نشت اطلاعات هسته، HarmonyOS Next کنترل دسترسی دقیق و پردازش رمزگذاری را برای داده‌های هسته پیاده‌سازی می‌کند. فقط فرآیندهای مجاز می توانند اطلاعات هسته لازم را به دست آورند و اطلاعات در حین انتقال رمزگذاری می شوند تا از سرقت آنها جلوگیری شود. این مانند ذخیره اسناد محرمانه در گاوصندوق های رمزگذاری شده در قلعه است. فقط پرسنل خاص با رمزهای عبور صحیح می توانند آنها را مشاهده کنند و هنگام عبور اسناد از پاکت های مهر و موم شده برای اطمینان از امنیت اطلاعات استفاده می شود.

2. مدیریت امنیت حافظه

(1) مکانیسم های امنیتی برای تخصیص و احیای حافظه

مکانیسم مدیریت امنیت حافظه HarmonyOS Next مانند یک پیشخدمت دقیق است که با دقت “فضای ذخیره” حافظه را مدیریت می کند. از نظر تخصیص حافظه، یک الگوریتم تخصیص امن را اتخاذ می کند تا اطمینان حاصل شود که فضای حافظه به دست آمده توسط هر فرآیند یا رشته مستقل و ایمن است. به عنوان مثال، هنگامی که یک برنامه کاربردی جدید شروع می شود و درخواست حافظه می کند، سیستم فضای مناسبی را در حافظه اختصاص می دهد که از سایر برنامه ها با توجه به نیازهای برنامه جدا شده است، درست مانند اختصاص اتاق های مستقل به هر مهمان در یک هتل، و مهمانان نمی توانند آزادانه وارد اتاق یکدیگر شوند.از نظر احیای حافظه، مکانیزم جمع آوری زباله صدا وجود دارد. هنگامی که یک فرآیند به پایان می رسد یا دیگر از فضاهای حافظه خاصی استفاده نمی کند، سیستم به سرعت این حافظه ها را برای جلوگیری از نشت حافظه بازیابی می کند. این مانند این است که کارکنان هتل بلافاصله پس از خروج مهمان، اتاق را تمیز می کنند و برای مهمان بعدی آماده می شوند. در همین حال، در طول فرآیند احیای حافظه، داده‌های موجود در حافظه به طور ایمن پاک می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که اطلاعات حساس در حافظه باقی نمی‌مانند و توسط فرآیندهای دیگر به دست می‌آیند، درست مانند تمیز کردن کامل وسایل شخصی در اتاق هنگام بررسی برای جلوگیری از اطلاعات باقی مانده از استفاده توسط دیگران

(2) نمونه کدی که عملیات امنیت حافظه را نشان می دهد

در زیر یک نمونه کد ARKTS ساده است که نحوه تخصیص و انتشار ایمن حافظه در HarmonyOS Next را نشان می دهد:

import memory from ‘@ohos.memory’;
// Secure memory allocation
async function allocateMemory(): Promise<void> {
    try {
        const size: number = 1024; // Allocate 1024 bytes of memory
        const memoryOptions: memory.AllocatorOptions = {
            type: memory.MemoryType.HEAP,
            flags: memory.MemoryFlag.PROT_READ | memory.MemoryFlag.PROT_WRITE
        };
        const allocatedMemory: Uint8Array = await memory.allocator.allocate(size, memoryOptions);
        // Operations can be performed on the allocated memory here
        console.log(‘Memory allocated successfully.’);
    } catch (err) {
        console.error(‘Error allocating memory:’, err);
    }
}
// Secure memory release
async function freeMemory(): Promise<void> {
    try {
        const memoryAddress: number = 0x12345678; // Assume this is the memory address to be released
        await memory.allocator.free(memoryAddress);
        console.log(‘Memory freed successfully.’);
    } catch (err) {
        console.error(‘Error freeing memory:’, err);
    }
}

وارد حالت تمام صفحه شوید

از حالت تمام صفحه خارج شوید

در کاربردهای عملی، ابتدا حافظه به طور ایمن از طریق تخصیص داده می شود allocateMemory با توجه به اندازه و ویژگی های مشخص شده عمل کنید. پس از استفاده از حافظه، به سرعت از طریق حافظه آزاد می شود freeMemory عملکردی برای اطمینان از امنیت و کارایی مدیریت حافظه.

3. امنیت فرآیند و موضوع

(1) اقدامات امنیتی برای جداسازی فرآیند و همگام سازی نخ

جداسازی فرآیند یکی از ابزارهای مهم HarmonyOS Next برای تضمین امنیت سیستم است، درست مانند ایجاد یک “sandbox” مستقل برای هر فرآیند. هر فرآیند در “sandbox” خود اجرا می شود و نمی تواند مستقیماً به فضای حافظه و منابع سایر فرآیندها دسترسی داشته باشد. به عنوان مثال، فرآیند یک برنامه مخرب نمی تواند به داده های کاربر در فرآیندهای سایر برنامه های معمولی نگاه کند، که به طور موثر از حملات مخرب و سرقت داده ها بین فرآیندها جلوگیری می کند.برای همگام‌سازی رشته، HarmonyOS Next مکانیسم‌های همگام‌سازی متعددی مانند قفل‌های mutex و سمافورها را فراهم می‌کند. با در نظر گرفتن قفل mutex به عنوان مثال، زمانی که چندین رشته نیاز به دسترسی به منابع مشترک دارند، قفل mutex مانند قفل در یک توالت است (کمی خنده دار اما واضح). فقط یک رشته اجازه ورود و دسترسی به منابع مشترک را دارد و سایر رشته ها باید منتظر بمانند. این امر ثبات و صحت منابع به اشتراک گذاشته شده را در یک محیط چند رشته ای تضمین می کند و از مسابقه داده ها و خطاها جلوگیری می کند.

(2) مورد عملی که اهمیت امنیت فرآیند و موضوع را نشان می دهد

فرض کنید ما یک سیستم پرداخت آنلاین داریم، شامل فرآیند رابط کاربری، فرآیند پردازش پرداخت و فرآیند مدیریت پایگاه داده. فرآیند رابط کاربری وظیفه دریافت اطلاعات پرداخت کاربران از قبیل شماره کارت بانکی و رمز عبور و سپس ارسال این اطلاعات به فرآیند پردازش پرداخت را بر عهده دارد. فرآیند پردازش پرداخت نیاز به رمزگذاری این اطلاعات و تعامل با فرآیند مدیریت پایگاه داده برای تأیید اطلاعات حساب کاربری و تکمیل عملیات پرداخت دارد.اگر جداسازی فرآیند وجود نداشته باشد، برنامه‌های مخرب ممکن است به فرآیند رابط کاربری حمله کنند، اطلاعات پرداخت کاربران را به سرقت ببرند یا منطق رمزگذاری را در فرآیند پردازش پرداخت تغییر دهند و در نتیجه وجوه کاربران را از دست بدهند. مکانیسم جداسازی فرآیند HarmonyOS Next استقلال هر فرآیند را تضمین می کند. حتی اگر فرآیند رابط کاربری مورد حمله قرار گیرد، مهاجمان نمی توانند به راحتی اطلاعات حساس را در فرآیند پردازش پرداخت به دست آورند.در داخل فرآیند پردازش پرداخت، ممکن است چندین رشته به طور همزمان درخواست های پرداخت از سوی کاربران مختلف را پردازش کنند. اگر مکانیزم همگام سازی رشته وجود نداشته باشد، ممکن است چندین رشته به طور همزمان در پایگاه داده بنویسند، که منجر به آشفتگی داده ها، مانند کسر تکراری یا ثبت نادرست مبالغ پرداخت می شود. با استفاده از مکانیزم‌های همگام‌سازی نخ مانند قفل‌های mutex، اتمی بودن و منظم بودن هر درخواست پرداخت در طول فرآیند پردازش تضمین می‌شود و عملکرد امن و پایدار سیستم پرداخت آنلاین را تضمین می‌کند.استراتژی‌های تقویت امنیت هسته HarmonyOS Next، از اصول اولیه امنیت هسته، مدیریت امنیت حافظه گرفته تا امنیت پردازش و رشته، به طور جامع یک خط دفاعی امنیتی مستحکم ایجاد کرده‌اند. این استراتژی‌ها نه تنها امنیت خود سیستم را بهبود می‌بخشند، بلکه پایه‌ای قابل اعتماد را برای توسعه‌دهندگان ما فراهم می‌کنند و برنامه‌های توسعه‌یافته بر روی پلتفرم HarmonyOS Next را قادر می‌سازند تا امنیت داده‌های کاربران و ثبات سیستم را بهتر حفظ کنند. در توسعه فناوری آینده، HarmonyOS Next به نوآوری و بهینه سازی در زمینه امنیتی ادامه خواهد داد و تجربه هوشمند ایمن تر و قابل اعتمادتری را برای کاربران به ارمغان می آورد.

import memory from '@ohos.memory';
// Secure memory allocation
async function allocateMemory(): Promise<void> {
    try {
        const size: number = 1024; // Allocate 1024 bytes of memory
        const memoryOptions: memory.AllocatorOptions = {
            type: memory.MemoryType.HEAP,
            flags: memory.MemoryFlag.PROT_READ | memory.MemoryFlag.PROT_WRITE
        };
        const allocatedMemory: Uint8Array = await memory.allocator.allocate(size, memoryOptions);
        // Operations can be performed on the allocated memory here
        console.log('Memory allocated successfully.');
    } catch (err) {
        console.error('Error allocating memory:', err);
    }
}
// Secure memory release
async function freeMemory(): Promise<void> {
    try {
        const memoryAddress: number = 0x12345678; // Assume this is the memory address to be released
        await memory.allocator.free(memoryAddress);
        console.log('Memory freed successfully.');
    } catch (err) {
        console.error('Error freeing memory:', err);
    }
}