Безопасный компилятор SAFEC

Безопасный компилятор SAFEC

Документация и поддержка

Безопасный компилятор SAFEC предотвращает появление уязвимостей в программе при выполнении агрессивных оптимизаций кода (например, в результате использования конструкций, проявляющих неопределённое поведение). Минимально ограничивает выполняемые оптимизации, что позволяет избежать значительного падения производительности по сравнению с полным отключением оптимизаций.

Особенности и преимущества

Безопасный компилятор разработан на основе промышленного компилятора GCC и может быть использован в качестве его замены (например, при сборке дистрибутива ОС на базе Linux). Сохраняет эффективность генерируемого кода и даёт готовую безопасную сборку ПО.

SAFEC – это:

• Доработанные оптимизации компилятора для консервативной обработки конструкций с неопределённым поведением и безопасного доопределения семантики программы.
• Принудительная инициализация неинициализированных автоматических переменных.
• Выдача предупреждений компиляции при обнаружении конструкций с неопределенным поведением.
• Добавление динамических проверок для отдельных классов конструкций в целях исключения появления неопределённого поведения по время работы программы.
• Диверсификация генерируемого кода во время выполнения программы.
• Отсутствие необходимости модифицировать исходный код и файлы системы сборки, что позволяет максимально упростить пользование компилятором.
• Распределение функций безопасности по трём классам, определяющим компромисс между безопасностью генерируемого кода и его производительностью. Самый низкий класс – III, самый высокий – I.

SAFEC осуществляет следующие действия:

Согласно III классу:

• Предотвращение возникновения целочисленного переполнения, доступа к объектам через указатель несовместимого типа, разыменования нулевого указателя, замены функций ввода/вывода и работы с памятью стандартной библиотеки на эквивалентные машинные инструкции.
• Обнаружение деления на ноль, некорректности битовых сдвигов, выхода за границы кадра стека, операций загрузки и/или записи в массив за пределами выделенной для него памяти. Обнаружение переменных автоматического класса памяти, которые хранятся на машинном регистре при вызове функций.

Согласно II классу:

• Анализ аргументов битовых сдвигов; избыточности операций работы с памятью; выравнивания данных при работе с векторными инструкциями; адресной арифметики при оптимизациях, связанных с изменением порядка операций обращения к памяти.
• Инициализация не инициализированных явно переменных автоматического класса памяти нулевыми значениями.
• Остановка процесса трансляции при выдаче определённых предупреждений.

Согласно I классу:

• Выполнение уникального распределения в памяти машинного кода функций в процессе динамической компоновки программы или при выполнении статической компиляции. Данная функциональность ранее была реализована в ИСП Обфускатор и в настоящее время интегрирована в SAFEC.
• Добавление в программу машинного кода, вызывающего её аварийный останов при обнаружении ситуаций с неопределённым поведением во время выполнения программы:

  1) Операции с целыми или вещественными типами:

  • загрузка небулевого значения в переменную булевого типа;
  • преобразование значений вещественной переменной, приводящее к целочисленному или вещественному переполнению;
  • операция сдвига, в которой величина сдвига отрицательна либо не меньше ширины типа сдвигаемого значения;
  • операция со знаковыми целыми переменными, результат которой не может быть представлен в нужном типе;
  • целочисленное деление или взятие остатка, в котором значение делителя равно нулю.

  2) Операции с указателями и массивами:

  • загрузка или запись по некорректно выравненному или нулевому указателю;
  • загрузка или запись в массив по адресу, находящемуся за пределами выделенной для него памяти;
  • передача нулевого указателя в качестве параметра функции, помеченного атрибутом nonnull;
  • выполнение операции адресной арифметики, приводящей к целочисленному переполнению;
  • возврат нулевого значения из функции, объявление которой содержит атрибут returns_nonnull;
  • выделение в автоматической памяти массива переменной длины с некорректным размером.

  3) Операции с функциями:

  • вызов по указателю функции, тип которой не соответствует объявленному типу указателя;
  • выход из функции, имеющей возвращаемое значение, без выполнения операции возврата значения;
  • вызов встроенной функции компилятора с недопустимыми значениями аргументов;
  • выполнение точки в программе, отмеченной как недостижимая.

Для кого предназначен SAFEC?

• Разработчики ОС.
• Компании, разрабатывающие ПО с высокой степенью надёжности и безопасности.

Опыт внедрения

Безопасный компилятор поставляется в ряд российских компаний и организаций в дополнение к комплексу ИСП Crusher.

Поддерживаемые ОС

ОС семейства Linux x86 (32/64), armv7, arm64, RISC-V 64; Windows (MinGW).

Документация

Сайт безопасного компилятора SAFEC

Разработчик/участник

Компиляторные технологии