Security Critical Systems in Software

• Main Author: Frid, Jonas
• Format: Others
• Language: English
• Published: Linköpings universitet, Informationskodning 2010
• Subjects: Computer Security; Cryptography; Separation kernel; MILS; Software evaluation; Common Criteria; Telecommunication; Telekommunikation
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-61588

Sectra Communications is today developing cryptographic products for high assurance environments with rigorous requirements on separation between encrypted and un-encrypted data. This separation has traditionally been achieved through the use of physically distinct hardware components, leading to larger products which require more power and cost more to produce compared to systems where lower assurance is required. An alternative to hardware separation has emerged thanks to a new class of operating systems based on the "separation kernel" concept, which offers verifiable separation between software components running on the same processor comparable to that of physical separation. The purpose of this thesis was to investigate the feasibility in developing a product based on a separation kernel and which possibilities and problems with security evaluation would arise. In the thesis, a literature study was performed covering publications on the separation kernel from a historical and technical perspective, and the development and current status on the subject of software evaluation. Additionally, a software crypto demonstrator was partly implemented in the separation kernel based Green Hills Integrity operating system. The thesis shows that the separation kernel concept has matured significantly and it is indeed feasible to begin using this class of operating systems within a near future. Aside from the obvious advantages with smaller amounts of hardware, it would give greater flexibility in development and potential for more fine-grained division of functions. On the other hand, it puts new demands on developers and there is also a need for additional research about some evaluation aspects, failure resistance and performance. === Sectra Communications utvecklar idag kryptoprodukter med högt ställda krav på separation mellan krypterad och okrypterad data. Traditionellt har denna separation gjorts i hårdvara med fysiskt åtskilda komponenter, vilket lett till större produkter, högre energiförbrukning och högre tillverkningskostnader än motsvarande system för lägre säkerhetsnivåer. Ett alternativ till hårdvaruseparation har framkommit tack vare en ny typ av operativsystem baserat på ett koncept kallat "separationskärna", som erbjuder verifierbar separation mellan mjukvarukomponenter på en processor likvärdig med fysisk separation. Syftet med examensarbetet var att undersöka möjligheten att basera en produkt på ett sådant system samt vilka ytterligare möjligheter och problem med säkerhetsevaluering av produkten som uppstår. I examensarbetet utfördes en litteraturstudie av publikationer om separationskärnan ur ett historiskt och tekniskt perspektiv, samt den historiska utvecklingen inom säkerhetsevaluering av mjukvara och dess nuvarande status. Dessutom implementerades delar av ett mjukvarukrypto som en demonstrationsenhet baserad på Integrity från Green Hills Software, vilket är ett realtidsoperativsystem byggt kring en separationskärna. Arbetet visade att separationskärnan som koncept har nått en hög mognadsgrad och att det är rimligt att börja använda denna typ av operativsystem till produkter med mycket högt ställda säkerhetskrav inom en snar framtid. Det skulle förutom uppenbara vinster med minskad mängd hårdvara även ge större flexibilitet vid utvecklingen och möjlighet till exaktare uppdelning av funktioner. Samtidigt ställer det andra krav på utvecklarna och det behövs ytterligare utredning om vissa aspekter av hur evalueringsförfarandet påverkas, systemens feltolerans samt prestanda.