정적 정보 흐름 제어를 통한 Rust의 보안 강화: Cocoon

Core Concepts

Cocoon은 Rust 언어와 컴파일러를 수정하지 않고도 정적 타입 기반 정보 흐름 제어를 제공하는 라이브러리이다. Cocoon은 Rust의 타입 시스템과 프로시저 매크로를 활용하여 비간섭성을 보장하는 효과 시스템을 구현한다.

Abstract

이 논문은 Cocoon이라는 Rust 라이브러리를 소개한다. Cocoon은 Rust 언어와 컴파일러를 수정하지 않고도 정적 타입 기반 정보 흐름 제어(IFC)를 제공한다.

Cocoon의 핵심 아이디어는 Rust의 타입 시스템과 프로시저 매크로를 활용하여 비간섭성을 보장하는 효과 시스템을 구현하는 것이다. 이를 통해 Cocoon은 고보안 값이 저보안 값에 영향을 미치지 않도록 보장한다.

Cocoon의 프로그래밍 모델은 다음과 같다:

• 비밀 값과 보안 레이블: 표현식과 변수는 정적 보안 레이블을 가지며, 높은 보안 레이블의 값은 Secret<Type,Label> 타입으로 감싸진다.
• 비밀 블록: 비밀 값에 접근하려면 lexically scoped 비밀 블록 내부에서만 가능하다. 비밀 블록은 보안 레이블을 명시하며, 이 레이블에 따라 읽기/쓰기 제한이 적용된다.
• 비밀 값 접근: unwrap_secret, unwrap_secret_ref, unwrap_secret_mut_ref 함수를 통해 비밀 값에 접근할 수 있다. 이 함수들은 블록의 보안 레이블보다 높지 않은 레이블의 값만 허용한다.
• 비밀 값 declassify: declassify() 메서드를 통해 고보안 값을 저보안 값으로 내보낼 수 있다.

Cocoon은 또한 비밀 블록 내부의 부작용을 제한한다. 부작용이 있는 함수 호출은 금지되며, 연산자 오버로딩과 역참조 강제 변환 등의 숨겨진 부작용도 차단한다.

Cocoon의 성능 평가 결과, 컴파일 시간은 증가하지만 애플리케이션 성능에는 영향이 없다. 또한 Spotify TUI 클라이언트와 Mozilla Servo 브라우저 엔진에 Cocoon을 적용하여 제한적인 기밀성 정책을 시행할 수 있음을 보였다.

Stats

Cocoon은 Rust 언어와 컴파일러를 수정하지 않고도 정적 타입 기반 정보 흐름 제어를 제공한다.
Cocoon은 Rust의 타입 시스템과 프로시저 매크로를 활용하여 비간섭성을 보장하는 효과 시스템을 구현한다.
Cocoon의 프로그래밍 모델은 비밀 값과 보안 레이블, 비밀 블록, 비밀 값 접근 및 declassify 등으로 구성된다.
Cocoon은 비밀 블록 내부의 부작용을 제한하며, 연산자 오버로딩과 역참조 강제 변환 등의 숨겨진 부작용도 차단한다.
Cocoon의 성능 평가 결과, 컴파일 시간은 증가하지만 애플리케이션 성능에는 영향이 없다.
Cocoon을 Spotify TUI 클라이언트와 Mozilla Servo 브라우저 엔진에 적용하여 제한적인 기밀성 정책을 시행할 수 있음을 보였다.

Quotes

"Cocoon은 Rust 언어와 컴파일러를 수정하지 않고도 정적 타입 기반 정보 흐름 제어를 제공한다."
"Cocoon은 Rust의 타입 시스템과 프로시저 매크로를 활용하여 비간섭성을 보장하는 효과 시스템을 구현한다."
"Cocoon의 성능 평가 결과, 컴파일 시간은 증가하지만 애플리케이션 성능에는 영향이 없다."

Key Insights Distilled From

Cocoon

by Ada Lamba,Ma... at arxiv.org 03-20-2024

https://arxiv.org/pdf/2311.00097.pdf

Deeper Inquiries

Cocoon의 제한사항은 무엇이며, 향후 어떤 방향으로 발전할 수 있을까?

Cocoon의 제한사항은 다음과 같이 요약할 수 있습니다. 첫째, 현재 디자인은 정적 비밀 유출 방지 레이블만 지원하며 프로그래밍 모델에 제한을 가합니다. 둘째, 안전한 함수 호출을 보장하기 위해 라이브러리 함수에 대한 호출을 제한하고 있습니다. 셋째, Rust 표준 라이브러리 함수 중 일부만 허용되는 것으로 설정되어 있어서 라이브러리 함수의 확장이 취약할 수 있습니다.
향후 발전 방향으로는 더 많은 비밀 유출 방지 기능을 추가하고, 라이브러리 함수 호출에 대한 보다 유연한 접근 방식을 모색할 수 있습니다. 또한 Rust의 새로운 기능이나 업데이트에 대한 대응을 통해 Cocoon의 성능과 안정성을 향상시킬 수 있을 것입니다.

Cocoon 외에 Rust에서 정보 흐름 제어를 달성할 수 있는 다른 접근법은 무엇이 있을까?

Rust에서 정보 흐름 제어를 달성할 수 있는 다른 접근법으로는 다음과 같은 방법이 있을 수 있습니다.

Rust의 타입 시스템을 활용한 정적 분석 도구 사용: Rust의 강력한 타입 시스템을 활용하여 정보 흐름을 분석하고 제어하는 도구를 개발할 수 있습니다.
런타임 모니터링 및 제어: Rust 프로그램을 실행하는 동안 정보 흐름을 모니터링하고 필요한 경우 런타임에서 제어하는 방법을 사용할 수 있습니다.
외부 보안 라이브러리 활용: Rust에서는 외부 보안 라이브러리를 활용하여 정보 흐름을 제어하는 방법을 사용할 수 있습니다.

Cocoon의 기술적 아이디어가 다른 언어에 어떻게 적용될 수 있을까?

Cocoon의 기술적 아이디어는 다른 언어에도 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 다른 언어에서도 비밀 유출 방지를 위한 정적 분석 도구나 라이브러리를 개발하여 정보 흐름을 효과적으로 제어할 수 있습니다. 또한, 다른 언어의 타입 시스템을 활용하여 안전한 정보 흐름을 보장하는 방법을 모색할 수 있습니다. 이러한 기술적 아이디어는 다른 언어의 보안 및 프로그래밍 모델에도 적용될 수 있을 것입니다.