Secure Scheme Script Suite
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Transcript of Secure Scheme Script Suite
1
Secure Scheme Script Suite (Squad)
~~TOD~~
Shibuya lisp technical talk #7
2
自己紹介
• 1974年i4004を使った装置製作でプログラミングを学ぶ• 1981年K&RのC言語を学ぶ• 1982年前後でLisp, Prologに興味を持つが挫折する• :• :• :• 2010年セキュアなプログラム開発環境が欲しくて調査、
Lispに興味を持ちcampuslispにセキュリティを組み込 んでみる
• 2011年Rubyにセキュリティを組み込もうとして断念し minischemeにセキュリティを移植する検討を始める
• そして今日、まだSchemeの全てを知らない素人!
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Agenda技術編
SecureなScript言語の必要性SchemeがSecureであるためにObjectへのSecurity属性とTypeの追加
定義や設定内容を保持するためにパスワード認証を安全に行うために認証後の入出力はSecureにリモート入出力としてのソケット通信セキュリティ組み込みによる制限New Syntax & Procedure既存SyntaxとProcedureの制限
デモデモの構成アクセスコントロール機能と権限確認方法の紹介
ビジネス編Script言語のすむ世界Script言語を使ったアプリは何故商売に向かない?Script言語だから!!!
セキュリティウォーズS-quad + Backup-base ⇒ DROID
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SecureなScript言語の必要性
• コンパイル型言語はセキュリティ機能を持つ• ソース無しでの解析・改ざんは困難
• 脆弱性テストが確立している
• セキュリティ機能組み込みは実装者に依存し強度が不定?
• Script言語はセキュリティが無い• 起動時に読み込ませるためソースコードが丸見え
• ソースコード解析・改ざんは容易
• 使用中、勝手に関数利用や変数内容変更ができる
• 利用者に楽しいプログラミングの世界を開放している
• 解決策はセキュリティ!• さて…
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SchemeがSecureであるために
• 変数の値を勝手に知られたくない• 読み出し時には権限を確認する
(Eval)
• 変数を勝手に変更されたくない• 書き込み時には権限を確認する
(Mod)
• 関数コードを不用意に見られたくない• 関数読み出し時には権限を確認する
(Eval)
• 関数コードを勝手に変更されたくない• 関数変更時には権限を確認する
(Mod)
• 関数を勝手に実行されたくない• 関数実行時には権限を確認する
(eXec)
• 権限確認用パスワードを他の人見られたくない• 権限を持つ人が設定できその後は自らも簡単に見れないように
• パスワード認証後は通信も秘密にしたい• 暗号化通信を行う(Encrypt)
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ObjectへのSecurity属性と表記 Type、表現形式の追加
• Object Cell に評価・変更・実行用
ロックフラグを用意 する
• Object Cell に権限確認パスワードとのリンクを張る• パスワード用途のObjectとしてBlock Type (128
bit) を追加する• Block Type データを保持するBlock Segment を
追加する• Block Type の表記にはHexa Decimal と
Base64を用いる• ファイルバックアップ、相互通信にはBase64エンコード
を利用する
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変数タイプと属性の追加(例)• /* cell structure */• struct cell {• unsigned short _flag;• struct cell *_osec;• union {• struct {• char *_svalue;• short _keynum;• } _string;• struct {• short _nb;• unsigned short _bver;• bpointer _pblock;• } _blocks;• struct {• long _ivalue;• } _number;• struct {• struct cell *_car;• struct cell *_cdr;• } _cons;• } _object;• };
• #define T_STRING 1 /* 0000000000000001 */• #define T_NUMBER 2 /* 0000000000000010 */• #define T_SYMBOL 4 /* 0000000000000100 */• #define T_SYNTAX 8 /* 0000000000001000 */• #define T_PROC 16 /* 0000000000010000 */• #define T_PAIR 32 /* 0000000000100000 */• #define T_CLOSURE 64 /* 0000000001000000 */• #define T_CONTINUATION 128 /* 0000000010000000 */• #ifdef USE_MACRO• #define T_MACRO 256 /* 0000000100000000 */• #endif• #define T_PROMISE 512 /* 0000001000000000 */• #define F_EVALLOCK 1024 /* 0000010000000000 */• #define F_MODLOCK 2048 /* 0000100000000000 */• #define F_EXECLOCK 4096 /* 0001000000000000 */• #define T_BLOCK 8192 /* 0010000000000000 */• #define T_ATOM 16384 /* 0100000000000000 */• #define CLRATOM 49151 /* 1011111111111111 */• #define MARK 32768 /* 1000000000000000 */• #define UNMARK 32767 /* 0111111111111111 */
権限鍵と
のリンク
128Bit
Block
Security FlagBlock
Type
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定義や設定内容を保持するために
• Backup 機能の組み込み• その時点の状態をScheme式に逆変換し特定のパスワードで保護しファ
イルに保存する• Resume機能の組み込み
• Backup ファイルは起動時に自動読み込みしScheme を初期化する
• セキュアな関数定義• 関数定義では使用する関数・変数が持つセキュリティ属性を確認しそれ
らが前もって認証済みであるか確認する
• 操作権限委譲• 定義済みの関数はその関数が利用する関数・変数のセキュリティ属性
かかわらず評価、実行できる
• 削除機能の追加• 定義済み関数・変数を未定義化する構文undef を追加
• アクセスコントロール• 評価・実行時はそのSymbolのセキュリティ制限にしたがう
• Shutdown時の考慮• 終了時は内部状態を暗号化しBackupする
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パスワード認証を安全に行うために
• 乱数を用いたパスワード交換• 乱数をパスワードで暗号化し相互に交換するアルゴリズムを用
いて平文のパスワード交換を無くす
• モジュール分割した認証• パスワード保持プログラムを他のモジュールに用意しパスワード
チャレンジに対しレスポンスを確認し認証する
• 認証リスト• 複数同時認証を可能とし認証済みのObject は認証リストに登
録しObject利用時にスキャンし確認する
• 認証切り替え• 認証を切り替えるには今までの認証記録の消去がされ、新たに
認証リストが作成される
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認証後の入出力はSecureに
• ローカル入出力• キーボードを用いた入力は利用環境をセキュアーにする前提で平
文による入出力
• リモート入出力• リモート入出力のポートの組み込みで外部からの指示を受け付け
る
• リモートポートからのキーボード入力に対しては通信を暗号化する
• パスワード認証時に交換する乱数をセッション鍵として利用する
• 通信パケットにカウンターを組み込みリトライ攻撃を防止する
• 通信入力データを復号し結果を同じセッション鍵で暗号化し返信
する
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リモート入出力としてのソケット通信
機能を組み込む
• モジュール間通信• ローカル入出力からソケットを介し他のモジュールと通信する機
能を持つ
• リモート制御• リモートプログラムはスクリプトをソケットを介して送信し結果を受
信する
• 認証パスワードを保持し乱数を用いたチャレンジパケットを生成
送信しレスポンスを解析する(外部認証)
• 相手からのチャレンジパケットを受信し乱数を用いたレスポンス
パケットを生成し送信する(内部認証)
• 相互に認証が成功した以降の全ての通信は暗号化するモードと
なる
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セキュリティ組み込みによる制限
• 暗号通信機能の追加• 認証後はデータをセッション鍵で暗号化しその結果を印刷可能な
コードBase64に変換し送信する• 受信したコードをBase64で逆変換し、その後セッション鍵で復
号してデータを得る
• 組み込み関数動作制限• セキュリティフラグが設定されているObjectの利用には認証が
必要• 関数定義で組み込む関数・変数は前もって定義され認証済みで
あること• 定義済み関数の利用時はその関数に組み込まれた関数・変数
の認証を再度必要せず、定義関数に設定されたセキュリティ属
性のみに従う
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New Syntax & Procedure 1
• backup• define した関数と変数も含めた 新の内部表現を外部表現に
変換してバックアップ
• undef• Define した関数・変数を削除する
• setsym• Symbol にセキュリティフラグ(EMX)と認証鍵をセットする
• reqsym• セットされたObjectのセキュリティフラグ(EMX)確認
• auth1• 相互認証Pass 1
• auth2• 相互認証Pass 2
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New Syntax & Procedure 2
• ex-auth1• 外部モジュールとの相互認証
Pass 1 (auth1の生成送信)
• ex-auth2• 外部モジュールとの相互認証
Pass 2 (auth2の生成送信)
• start-minion• モジュールへの外部制御を許可する
• conn-minion• 外部モジュールに接続する
• req-minion• 外部モジュールとの通信
• 状態確認関数• auth-mode, get-minion
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既存SyntaxとProcedureへ の制限• define
• 引数は定義済みであり且つセキュリティフラグを確認し認証済み
であることが続行条件
• eval• 引数にTLO*が有ればそのセキュリティフラグを確認し認証済み
であることが続行条件(Closureは除く)
• apply• TLO*のセキュリティフラグを確認し認証済みであることが評価
続行の条件
• set!, set-car!, set-cdr!, • TLO*のセキュリティフラグを確認し認証済みであることが変更
実行の条件
*TOL: Top Level Object
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相互認証方式の例
_ra _rb
ENC
DEC
ENC
DEC
ENC
DEC
ENC
DEC
_ra1 _rb1_rb1 _ra1
M1 M3
M4 M2
_key _key
0101……….80
ENC a’
ENC b’’
0101……….80
ENCa
ENCb
認証アルゴリズム 1 認証アルゴリズム 2
_ra == _ra1 _rb == _rb1
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デモの構成
ninja
xxx1.escm
ninja
xxx2.escm
ninja
xxx4.escm
Display
KB
ninja
xxx3.escm
Ninja1
Ninja4
Ninja3
Ninja2
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Demonstration
Bug still alive
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Script言語のすむ世界(私見)
• Script言語は脇役であり主役になれない• チョイ作りにはとても便利だがしっかり作るときはCompilerで
高速化• ユーザーに機能の部分開放目的で他のソフトにバインドされる• Scriptその物の販売では商売にならない
• 高級言語の上に位置する上級言語• Compilerで組み込まれた上級言語• 要求仕様作成言語?• テスト仕様作成言語?
• 住んでいる世界は• SIの道具として机の中、思考訓練用途で頭の中、実行アプリの
ポケットの中、暗いQAテスト機の中、解説書の本の中
• 将来も安泰か?• CompilerがVMと結託して攻めて来る• 自分を守れれば生きながらえると信じよう!
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Script言語を使ったアプリは何 故商売に向かない?• ソフトの知的財産権が守れない
• 複製検出が出来ない
• 勝手に機能追加できてしまう
• サポートが出来ない• トレーサビリティ機能を組み込む事が難しい
• ソースコードの勝手な変更によるトラブルのサポートが出来ない
• 単一個別要求に向くので• 趣味の世界
• プロトタイプモデルの開発
• 検査機のテストスクリプト
• ビジネスにするとしたら• やっぱり解説書でアカデミックに!
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Script言語だから!!!
• ライブラリー化されやすく教育に便利• Script言語で作成した実行プログラムは可読性が高く、再利用が容易
で、ライブラリー化され易く、先人の知恵を学べる
• 柔軟な機能修正• REPL構造により、組み込んだ定義を更に評価対象として修正定義出
来る事が大きな特徴
• 柔軟性の裏返し• Script言語の実行プログラムが編集可能なため脆弱性が生まれてし
まうが、実行プログラムへのアクセスコントロール機能が組み込まれると
その弱点は消えていく
• 脆弱性対策• 一度組み込んだScriptが実行モジュールとして一体と成りScriptの再
読み込みを必要としない構成であれば、Compiler言語による実行モ
ジュールと秘匿性に対する相違が無くなりScript言語の良さが際立っ
てくる• 便利で安心に
• アクセスコントロール機能の活性化をフィールドで行うなどの柔軟性が
組み込こめるのはScript言語の特権である
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レイヤー構造とロールの違い
Hardware
Device Driver
Operating System
Virtual Machine
Applet
Squad
Script
Application Programmer Applimenter
Application+
Implementer=
Applimenter
CompileEdit
Test
UploadSquad
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Squad Applications
Sq-Scheme Sq-RubySq-Java/Scheme Sq-Python
Sq-Scheme
Sq-Scheme
Sq-Scheme
IC Card
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S-quad + Backup-base ⇒ DROID
• シナリオを分解し、スクリプトとしてアクターに表 現させ、劇を完成させる静的な世界から飛び出し、
• アクターはスクリプトを読み込み租借して進化す る知能を持つものとし、
• ダイナミックなネットワーク構築と階層化で集団と して進化を可能とさせる
• Droid Epic Compile を目指す
Dynamically React-able Object by the Internet Device
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Droid Scheme Net
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ご清聴有難うございました
門外漢の視点でした