JP2001514411A - 信頼できない実行可能コードに関するセキュリティ向上 - Google Patents

信頼できない実行可能コードに関するセキュリティ向上

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Abstract

(57)【要約】 信頼されない実行可能なコードプログラム（アプレット又はコントロール）は、ネイティブ、直接実行可能なコードで書かれる。実行可能なコードは、メモリの外側へのリファレンスが制限される予め割り当てられたメモリ範囲（サンドボックス）内にロードされ、外側のメモリに対するリファレンスが、実行可能なコードに追加されたチェック（スニフコード）によって厳重に制限される。信頼されないコードにおける在来のアプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）コールは、ホストシステムのセキュリティの侵害を防止しながら、実行コードがホストオペレーティングシステムにアクセスすることができる変換コードモジュール（サンク）で置換される。コードにおける静的リンクは、コールによってサンクモジュールに置換される。実行中にＡＰＩコールが作られるとき、コントロールはサンクに移送し、ＡＰＩコールがオペレーティングシステムで実行されることが許容されるべきか判断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子的データ処理に関し、特に、信頼できないコードを包含する実
行可能プログラムからのシステム損傷を回避することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットブラウザの進歩は、ＷＷＷ（ワールドワイドウェブ：World Wi
de Web）の動的及びインタラクティブなページを作り出す。しかしながら、進歩
はまた、ウェブページを単に見ることから発生する多くのコンピュータシステム
セキュリティリスクを作り出す。インターネットブラウザは、プログラム又は、
ウェブページに埋め込まれた他の実行可能なコードを自動的にダウンロードし、
実行する。リモートコンピュータからプログラムをダウンロードし、実行する能
力は、ホストコンピュータを種々のセキュリティリスクに曝す。例えばコンピュ
ータシステム又は、コンピュータシステムのデータを修正する敵意のあるプログ
ラムは、パスワード、銀行預金口座情報のようなユーザデータを盗み、ユーザに
システムリソースを利用できなくさせる。その結果、セキュリティの問題は、イ
ンターネットアプリケーションの開発において重要である。
【０００３】 ある従来技術のアプローチにより、Ｊａｖａアプレットとして知られる実行可
能なコードの特定のフォームにセキュリティを設けた。実行可能なコードソース
プログラムは、書き込まれ、プラットフォーム独立バイトコードに変換されダウ
ンロードされる。プラットフォーム独立トークン化されたバイトコードは、実行
可能コードがすることができる厳格な制限を配置する仮想マシーンで走る。従来
技術のアプローチにおける実行可能なコードは、オペレーティングシステムへの
アクセスが非常に制限されていた。従って、Ｊａｖａ言語はより強力になるので
、オペレーティングシステムがすでに実行できる多くの関数を複製しなければな
らない。
【０００４】 ActiveXコントロールは、Javaの制限された能力を回避する実行可能なコード のフォームである。ActiveXは、ＯＬＥ（Object Linking and Embedding）及び ＣＯＭ（Component Object Model）と呼ばれるマイクロソフト社の２つの技術の
産物である。ActiveXは、それがインターネットを利用することができるという 特徴をサポートする。例えば、ActiveXコントロールは、Webブラウザによって自
動的にダウンロードされ、実行される。
【０００５】 ActiveXコントロールが、ネイティブコードで書かれるので、それらはオペレ ーティングシステムに十分にアクセスでき、コントロールが稼働するメモリを処
理することができる。このアクセスは、コントロールが、スタンドアロンアプリ
ケーションに対する拡張のようなきつく制御された環境で稼働するときに、強力
である。しかしながら、ActiveXコントロールが、インターネットエクスプロー ラのようなウェブブラウザのようなアプリケーションによってインターネット上
の知らない又は信用できないソースからダウンロードされるとき、オペレーティ
ングシステムへの十分なアクセスは、深刻なセキュリティの問題を生ずる。Acti
veXコントロールは、いかなるオペレーティングシステムのサービスにもアクセ スするように設計される。敵意のあるActiveXコントロールは、ホストシステム のハードドライブのお情報を検索することができ、ウィルスを注入することがで
き、又は、ホストシステムを損傷させることができた。オペレーティングシステ
ムに対するActiveXの無制限のアクセスによる問題は、無制限のアクセスが、セ キュリティ違反に対するリスクにホストシステムを置くことである。
【０００６】 従って、ホストシステムのセキュリティを妥協することのない、ホストオペレ
ーティングシステムのパワーにアクセスする能力を備えた実行可能なコードのフ
ォームの必要性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ネイティブ、即ち直接実行可能なコードで書かれた信頼されたい実
行可能なコードに関するセキュリティポリシーを実行する。実行可能なコードは
、メモリの外側へのリファレンスが制限される予め割り当てられたメモリ範囲、
即ちサンドボックス内にロードされる。実行中、実行可能なコードに追加された
チェック（「スニフコード（sniff code）」）は、これらの制限を強制する。信
頼されないコードにおける在来のアプリケーションプログラムインターフェース
（ＡＰＩ）コールは、ホストシステムのセキュリティの侵害を防止しながら、実
行コードがホストオペレーティングシステムにアクセスすることができる変換コ
ードモジュール（「サンク（thunks）」）で置換される。コントロール又はアプ
レットにおける静的リンクは、コールによってサンクモジュールに置換される。
実行中にＡＰＩコールが作られるとき、コントロールはサンクに移送し、ＡＰＩ
コールがオペレーティングシステムで実行されることが許容されるべきか否か判
断する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 【発明の実施の形態】
以下の実施の形態の詳細な説明において、添付の図面を参照するが、それらは
、本発明を実施するための特定の実施形態の例示として示したものである。これ
らの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分に詳細に記載されており、
他の実施形態が利用可能であり、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく論理
的及び電気的な変更をすることができることを理解すべきである。それゆえ、以
下の詳細な説明を限定的な意味にとってはならず、本発明の範囲は特許請求の範
囲のみによって定義される。複数の図で表される同一のコンポーネントは同じ参
照番号によって識別される。
【０００９】 図１及び以下の議論は、本発明を実行することができる適当な計算環境の一般
的な説明を短く提供するものである。望まないけれども、本発明は、パーソナル
コンピュータによって実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータ実
行可能な命令の一般的なコンテキストで記載される。一般的に、プログラムモジ
ュールは、特定のタスクを実行し、又は、特定の抽象データ型を実行する、ルー
チン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを包含する
。更に、本発明が、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイク
ロプロセッサベース又はプログラム可能なカスタマエレクトロニック、ネットワ
ークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、などを包含する他
のコンピュータシステムで実行されうることは、当業者には明らかであろう。本
発明はまた、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理デバイスによ
ってタスクが実行される分散計算環境でも実行される。分散計算環境では、プロ
グラムモジュールは、ローカルとリモートの両方のメモリ記憶装置に配置される
。
【００１０】 図１は、本発明が実施される適当な計算環境の簡単な一般的な説明を提供する
。本発明は、以下において、他の環境でも可能であるが、パーソナルコンピュー
タ（ＰＣ）によって実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータ実行
可能な命令の一般的なコンテキストとして記載する。プログラムモジュールは、
特定のタスクを実行し、特定の抽象データ型を実行するルーチン、プログラム、
オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを包含する。本発明が、ハンド
ヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベース又はプ
ログラム可能なカスタマエレクトロニック、ネットワークＰＣ、ミニコンピュー
タ、メインフレームコンピュータ、などを包含する他のコンピュータシステムで
実行されうることは、当業者には明らかであろう。本発明はまた、通信ネットワ
ークを介してリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実行される分
散計算環境でも実行される。分散計算環境では、プログラムモジュールは、ロー
カルとリモートの両方のメモリ記憶装置に配置される。
【００１１】 図１は、本発明を実行するためのシステムの例を示す。それは従来のパーソナ
ルコンピュータ２０のフォームにおいて、汎用のコンピュータデバイスを採用し
、該コンピュータは、演算ユニット２１と、システムメモリ２２と、システムメ
モリ及び他のシステムコンポーネントを演算ユニット２１に接続するシステムバ
ス２３とを含む。システムバス２３は、メモリバス又はメモリコントローラ、周
辺バス、及び、ローカルバスを包含する種々のタイプのものであってよく、多数
のバス構造を使用するものであってよい。システムメモリ２２は、ＲＯＭ２４と
ＲＡＭ２５を包含する。ＲＯＭ２４にストアされた基本入力／出力システム（Ｂ
ＩＯＳ）は、パーソナルコンピュータ２０のコンポーネントの間に情報を転送す
る基本ルーチンを包含する。ＢＩＯＳ２４はまた、システムのスタートアップル
ーチンを包含する。パーソナルコンピュータは更に、ハードディスク（図示せず
）から読み出し、該ディスクに書き込むハードディスクドライブ２７と、リムー
バブル磁気ディスク２９から読み出し、該ディスク２９に書き込む磁気ディスク
ドライブ２８と、ＣＤ−ＲＯＭ又は他の光学媒体のようなリムーバブル光ディス
ク３１から読み出し、該ディスク３１に書き込む光ディスクドライブ３０とを包
含する。ハードディスクドライブ２７、磁気ディスクドライブ２８、及び、光デ
ィスクドライブ３０は、ハードディスクドライブインターフェース３２と磁気デ
ィスクドライブインターフェース３３と、光ディスクドライブインターフェース
３４のそれぞれによってシステムバス２３に接続される。ドライブ及びそれらの
関係するコンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ読み取り可能命令、デ
ータ構造、プログラムモジュール、及び、パーソナルコンピュータ２０に関する
他のデータの不揮発的なストレージを提供する。ここで記載した例示的な環境は
、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク２９及びリムーバブル光ディスク
３１を採用するけれども、コンピュータによってアクセス可能なデータをストア
することができる他のタイプのコンピュータ読み取り可能媒体をまた具体的な操
作環境に使用することもできることは当業者にとって明らかであろう。かかる媒
体は、磁気カセット、フラッシュメモリカード、ディジタル汎用ディスク、ベル
ヌーイカートリッジ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び同様なものを包含する。
【００１２】 プログラムモジュールは、ハードディスク、磁気ディスク２９，光ディスク３
１、ＲＯＭ２４、及びＲＡＭ２５にストアされうる。プログラムモジュールは、
オペレーティングシステム３５と、１又はそれ以上のアプリケーションプログラ
ム３６と、他のプログラムモジュール３７と、プログラムデータ３８とを包含し
うる。ユーザは、ユーザは、キーボード４０及びポインティングデバイス４２の
ような入力デバイスを介してコマンド及び情報をパーソナルコンピュータに入力
する。他の入力デバイス（図示せず）は、マイクロホン、ジョイスティック、ゲ
ームパッド、衛生アンテナ（サテライト・ディッシュ）、スキャナ等を包含する
。これら及び他の入力デバイスはしばしば、システムバス２３に接続されたシリ
アルポートインターフェース４６を介して演算ユニット２１に接続されるが、そ
れらは、パラレルポート、ゲームポート、又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳ
Ｂ）のような図１に示されていない他のインターフェースを介して接続されうる
。モニタ４７又は他の表示デバイスまたは、ビデオアダプタ４８のようなインタ
ーフェースを介してシステムバス２３に接続されうる。モニタに加え、パーソナ
ルコンピュータは典型的には、スピーカ及びプリンタのような楽しゅう偏出力デ
バイス（図示せず）を含む。
【００１３】 パーソナルコンピュータ２０は、リモートコンピュータ４９のような１又はそ
れ以上のリモートコンピュータに対して論理的な接続を使用してネットワークさ
れた環境で使用されうる。リモートコンピュータ４９は、他のパーソナルコンピ
ュータ、サーバ、ルータ、ネットワークコンピュータ、ピア・デバイス、又は他
の一般的なネットワークノードであってよい。それは典型的には、パーソナルコ
ンピュータ２０と接続する上述の多くの又は全てのコンポーネントを包含するが
、記憶装置５０だけを図１に例示した。図１に示した論理的な接続は、ローカル
エリアネットワーク（ＬＡＮ）５１及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）５
２を含む。かかるネットワーク環境は、オフィス、企業の広汎なネットワーク、
イントラネット及びインターネットでありふれている。
【００１４】 ＬＡＮネットワーク環境に配置されたとき、ＰＣ２０は、ネットワークインタ
ーフェイス又はアダプタ５３を介してローカルネットワーク５１に接続する。イ
ンターネットのようなＷＡＮネットワーク環境で使用されるとき、ＰＣ２０は典
型的にはネットワーク５２にわたって通信を確立するためのモデム５４又は他の
手段を包含する。モデム５４は、ＰＣ２０の内部又は外部にあってよく、シリア
ルポートインターフェース４６を介してシステムバス２３に接続する。ネットワ
ーク化された環境では、２０内に存在するように示されたプログラムモジュール
又はその一部は、リモート記憶装置５０にストアされうる。もちろん、ネットワ
ーク接続は例示的に示されたものであり、コンピュータ間の通信リンクを確立す
る他の手段で置換することができる。
【００１５】 本発明では、アプリケーションプログラム３６としてパーソナルコンピュータ
２０で稼働する在来のウェブブラウザが、リモートコンピュータ４９からアプレ
ットを自動的にダウンロードする。「アプレット」は短いプログラムであり、通
常は単一の関数で実行され、他のアプリケーション内で実行されるように設計さ
れている。アプレットは、それらが必要なときにリモートコンピュータからしば
しばダウンロードされ、それらがプライマリアプリケーションによって実行され
た後、ローカルコンピュータからときどき消去されうる。
【００１６】 図２は、本発明における、アプレットを稼働するためのファシリティを含む殆
どが在来の実行環境を示す。用語「アプレット」は、従来技術において正確に定
義されていない。この用語は一般的には、単一の関数又は制限された範囲の関数
を実行するための小さなプログラムと呼ばれるが、用語は本来は、プログラムの
サイズ又はその関数の範囲を制限されない。アプレットは、特定の目的でＷＷＷ
ページのようなオンラインソースからしばしばダウンロードされ、実際には、ア
プレットはダウンロードされるとすぐに実行され、ついで実行後削除される。以
下に記載する好ましい実施形態では、用語「コントロール」又は「ActiveXコン トロール」は、アプレットと同意語と考えて良い。ある場合では、発明それ自身
が小さなプログラム、ダウンロードされたプログラム、又は、他のいかなるプロ
グラムの特定のフォームで使用することを制限しない。本発明は、「信頼される
」ことがないいかなるプログラムについても有用である、即ち、該プログラムと
は、システムリソースに十分にアクセスしたならば、システムを損傷させるかも
知れない、不確実な出所又は効果のプログラムである。
【００１７】 Windows95のようなオペレーティングシステム３５は、通常のアプリケーショ ンプログラム３６をメモリ内にロードするためのローダモジュール３５１を採用
する。プログラム３６は、ライン３６１によって表されるような演算ユニット２
１に命令を直接送信することによって、オペレーティングシステム３５の制御下
で実行する。プログラム３６は、アプリケーションプログラムインターフェース
（ＡＰＩ）コード３５２−３５４のブロックを呼び出すことによって標準のＡＰ
Ｉファンクションを実行する。各ＡＰＩは、図１のディスプレィ４７にダイアロ
グボックスを表示するように、特定のレベルのファンクションを実行するための
プロセッサ２１によって直接実行可能な命令を包含する。ＯＳ３５は、一般的に
、数千の独立したＡＰＩを含んでおり、数ダースのダイナミックリンクライブラ
リ（ＤＬＬ）として通常パッケージングされており、Microsoft WindowsNTオペ レーティングシステムでは、これらのDLLは、集合名詞的に「Win32」として知ら
れている。
【００１８】 エミュレータプログラムによって、ある演算ユニット２１用に書かれたアプリ
ケーションプログラムが、異なる命令セットを有する別の演算ユニットで実行さ
れる。ここで採用する特定のWx86VMエミュレータ３９は、インテル「ｘ８６」プ
ロセッサ（８０３８６，８０４８６，ペンティアムなど）用に書かれたプログラ
ムをDigital Equipment Corp.のAlpha及びIBMのPowerPCのようなプロセッサで実
行するためにオリジナルに開発されたものである。それについては、出願中であ
るシリアル番号08/912,454及び08/904,057により詳細に記載してある。本目的に
関して、Wx86VMと呼ばれるいくぶん修正されたバージョンは、殆どの修正されて
いない命令をx88プロセッサ２１に通すが、記載するようなその他をブロックし 、変換する。Wx86VMは、「サンクコード」（又は単に「サンク」）３９１−３９
３と呼ばれる変換モジュールによってＡＰＩを実行する際にWx86をまねるが、こ
こでのサンクコードの目的は、セキュリティを提供することであり、異なるプラ
ットフォーム用に書かれたＡＰＩコードを実行するために、あるプラットフォー
ムからAPIコールをすることができるというそれらの本来の目的ではない。
【００１９】 ３６２のようなアプレットが実行されるとき、インターネットウェブブラウザ
のようなホストプログラム３６は、エミュレータ３９を呼び出す。エミュレータ
は、アプレットコードを所定のメモリ領域にロードするため、及びそれの使用の
ために別の所定のメモリ領域を割り当てるために、それ自身のローダモジュール
３９６を採用する。これらの領域は、そのアプレットに関する「サンドボックス
（sandbox）」と呼ばれる。アプレットの実行中、エミュレータ３９は、アプレ ットのコードを、サンドボックスの外側に存在するコンパイルされたキャッシュ
にコンパイルする。コンパイルプロセス中、エミュレータはまた、メモリスニフ
（sniff）コード３９４をキャッシュ内に挿入する。
【００２０】 アプレット３６２は、それが書かれた同じプロセッサプラットフォーム２１で
実行するので、エミュレータ３９は、ActiveXコントロールを実行するために（ ライン３６３で表された）個々の命令を変換する必要がない。しかしながら、そ
れは、セキュリティを提供する目的のためにそれらをフィルタリングし、変換す
る。例えば、ＡＰＩはオペレーティングシステム３５のカーネルを呼び出すため
に、ｘ８６割り込み（ＩＮＴ）命令を使用する。それ故、コントロールにおける
INT命令は、ＡＰＩサンク３９１−３９３及びスニフコード３９４をバイバスす ることができ、カーネルを直接呼び出すことができる。それ故、エミュレータ３
９は、この命令を無条件にブロックし、それは、ライン３６４に全く出力コード
を生成しない。ライン３６３でのサブルーチンコール（CALL）及びリターン（RE
T）、無条件／条件付のジャンプ（JMP/Jxx）のような他の問題のある命令は、サ
ブルーチンコールによってライン３６４に置換され、これらの命令のひとつがシ
ミュレーションされたとき、既にコンパイルされたコードのキャッシュは、コー
ル又はジャンプのキャッシュ内の宛先アドレスを判断するために検索される必要
がある。
【００２１】 アプレット３６２からのＡＰＩコールは、APIコード３５２−３５４に直接処 理されない。むしろ、サンクコード３９１−３９３はそれらをインターセプトし
、それらで何をするか決定する。３９１でのようないくつかのコールは、サンク
３９１によって対応するAPI３５２に直接通され、これらのコールは、システム に大混乱をもたらすことはなく、従って、セキュリティリスクが存在しない。３
９２のような他のサンクは、その特定のコールの所定の特徴に依存して、それに
対応するAPI353にコールを通すかどうか決定し、それをAPIに出す前にコールを 修正することができる。３９３のようなあるサンクは、コールをそれらのAPI354
に完全に認めず、これらのコールは、システムのセキュリティを犯し、信頼でき
ないアプレット３６２によって許容されない。
【００２２】 図３は、パーソナルコンピュータ２０で実行されるアプレットがパーソナルコ
ンピュータのセキュリティを有しない全てのオペレーティングシステムサービス
にアクセスすることができる発明のある実施形態の大まかなステップ４００を図
示する。
【００２３】 ステップ４１０では、ウェブブラウザのようなホストアプリケーションがアプ
レットを割り当てられたメモリ範囲にロードする。割り当てられたメモリ範囲を
、このアプリケーションではサンドボックスと呼ぶ。サンドボックスは、アプレ
ットをストアするための最初のメモリセグメントと、アプレットを実行する間、
ストレジをアドレス可能にするためのランタイムメモリセグメントとの両方を含
み、これらは在来のいかなる手段でも割り当てられ得る。この実施形態では、OS
35は、ステップ４１１でエミュレータ３９を呼び出す。ステップ４１２は、アプ
レット３６２のコードをストアするために、図１のＲＡＭ２２におけるアドレス
の領域及び範囲を割り当て、ランタイムワーキングストレージを使用するための
アプレットに関する他の領域を割り当て、これらの２つの領域は、他のいかなる
アプレット、アプリケーションプログラム、又は他のシステムのファシリティに
影響を与えることなく、安全に実行することができるサンドボックスを一緒に構
成する。それらは、各セキュリティドメインのためのひとつのXW86サンドボック
スとなる、即ち同じセキュリティ設定を有する全てのコントロールが同じサンド
ボックスでプレイする。セキュリティ設定がウェブページのＵＲＬ（uniform re
source locator）を含むので、各オープンウェブページは、少なくとも１つのサ
ンドボックスを有する。通常、同じウェブページの全てのコントローラは、同じ
サンドボックスにある。それらのカスタムインターフェースが安全でないけれど
も、サンドボックス内でインターアプレットを実行することは許容される。
【００２４】 ステップ４２０は、実行のためにアプレットを準備する。
【００２５】 ステップ４２１は、リンクを備えるアプレットの静的リンクをサンクモジュー
ルと置換する。即ち、エミュレータ３９は、アプレット３６２のコード内でAPI3
52-354に対する全てのコールを見つけ、それらを対応するサンク３９１−３９３
に対するコールに変更する。静的リンクは、アプレットの実行中、一定を維持す
るリンクである。DLL即ちダイナミックリンクライブラリは、実行可能な関数の ライブラリ、又は、Windowsアプリケーションによって使用することができるデ ータである。典型的には、DLLは、１又はそれ以上の特定の関数を提供し、DLLは
、DLLに対する静的又は動的なリンクのいずれかを生成することによってアクセ スされる。DLLは、最後に拡張子.dllを備える記述でファイルされる。サンクDLL
は、サンドボックス内の安全なAPIである。サンクDLLは、安全であると考えられ
ない多くのAPIをブロックし、制限する。例えば、CreateFileが知られたロケー ションにだけ許容されうる。同様に、アプレットは、パスワードを記録するため
の他の処理を生成することができない。上述のように、いくつかのサンクは、対
応するAPIにコントロールを単に通す。例えば、「CreateWindow」、「CreateDia
log」、「CreateIcon」、「CreateCursor」と名付けられたWin32API及び同様な 関数は、他のプロセスに影響せず、信頼できないコードを許容しうる。一方、所
定の他のAPIは、信頼できないコードを完全に利用できなくさせなければならな い。例えば、「CreateProcess」を許容することにより、信頼できないアプレッ トをサンドボックスの外側で別のプログラムを実行することができ、「ExitWind
owsEx()」のようなオペレーションを完全にブロックすることができ、それによ り、信頼できないコードは現在のユーザをログオフすることができず、コンピュ
ータをオフにすることができない。３９３のようなサンクが、ライン３９５によ
って表示されたコントロールにエラーコードバックを戻すことによってAPIをブ ロックする。
【００２６】 いくつかのAPIはある条件下、又は所定の修正で許容されうる。この場合、３ ９２のようなサンクは、それが対応するAPI３５３を呼び出すか又はブロックす るかのいずれかであった後、内部演算を実行し、修正されたパラメータをAPIに 通す。例えば、「SendMessage()」は通常メッセージをウィンドウに送信する。S
endMessageサンクにより、ActiveXコントロールがメッセージをそのコントロー ルによって生成されたウィンドウに送信することができる。しかしながら、サン
クは、ウェブブラウザによって、又は他のアプリケーションプログラムによるそ
れ自身の全てのメッセージをブロックする。このことにより、コントロールが、
他のプログラムに属するウィンドウによって実行されるべきであるキーストロー
クをまねるためにVM_CHARメッセージを送信することによってセキュリティを侵 害することを防止する。
【００２７】 他の例は、メモリをどんな場所にも普通に割り当てる「GlobalAlloc」、「Hea
pCreate」のようなWin32APIを含む。これらのAPIに関するサンクは、対応するAP
Iの全体のコードを組み込み、サンドボックスメモリ内で完全に実行するように リコンパイルし、サンドボックスの境界内のみでメモリを割り当てることができ
る。
【００２８】 次いで、ステップ４２２は、アプレットのコードを図２のエミュレータ３９に
よって実行されうるオブジェクトコードにコンパイルする。コードが要求された
ものになったとき、コンパイルは直ちに又はパート毎に全て進行し、コンパイル
されたコードは、サンドボックスの外側に配置された図４のコンパイルされたキ
ャッシュ３５７に配置される。これらの方法におけるコンパイルは、在来のもの
であり、発明の本質には関係しない。
【００２９】 ステップ４２３は、認められないメモリリファレンスに対する禁止を強化する
ためにアプレット自身のコードにチェックコードを挿入する。「スニフ（sniff ）コード」と呼ばれるこのチェックコードは、アプレットのコードによって全て
のメモリの読み書きを調べ、その結果からそれらを許可し、又は許可しない。ア
プレットがサンドボックスの外側のメモリにアクセスするのを防止することによ
り、アプレットのセキュリティは向上する。予め割り当てられた範囲からだけの
アプレットに対して全てのメモリを提供することにより、スニフコードオーバー
ヘッドを低減させ、その結果、メモリ範囲の効率的なチェックを生じる。更なる
最適化技術が、基本のブロックレベルでコードをコンパイルすることによって追
加される。例えば、種々のメモリリファレンスが同じレジスタを使用するアプレ
ットによってなされるならば、コンパイラは、各アクセスに関するスニフコード
に対する別々のコールを生成するのではなく、一回だけそのレジスタによってア
ドレス可能な全体の範囲をチェックすることができる。詳細な例を図４と一緒に
示す。基本的には、スニフコードによって、割り当てられたサンドボックス内と
、システムを損傷しない所定の他のメモリ内とだけで、アプレットがＲＡＭアド
レスを参照することができる。（エミュレータ３９がサンドボックスの外側でメ
モリを参照することができないが、それはサンドボックスにメモリ領域を割り当
てるための能力を有する。デバイス独立ビットマップイメージのような目的に関
して、余分のスニフコードオーバーヘッドは労力より小さく、さもなければ最初
のサンドボックス領域内にイメージをコピーするように要求される。） ステップ４３０は、アプレットを実行する。ステップ４３１は、命令シーケン
スに続く。
【００３０】 現在の命令がAPIに対するコールであるならば、ステップ４２１によって配置 されたリンクは、コールがステップ４３２で完全にブロックされ、ステップ４３
３で実行され、ステップ４３４で更に処理され、次いで、ブロックされ又は許可
されうるかどうか判断する。
【００３１】 現在の命令が、LOAD又はSTOREのようなメモリリファレンス命令であるならば 、ステップ４３５によって、命令がそのサンドボックス内のアドレスを参照する
ならば、ステップ４３６がその命令を実行することができる。もしそうでなけれ
ば、ステップ４３７は、リファレンスがさもなければ許容されるかどうか判断す
る。もしそうならば、ステップ４３５はそれを実行し、さもなければ、ステップ
４３８はアクセスをブロックし、エラーを返す。スニフコードはこれらのステッ
プを実行する。他のX86命令は、ステップ４３６によって直接実行される。各命 令の後、コントロールはステップ４３１に戻る。プロセス４００は、ホストアプ
リケーションがそれを終了するまで、続く。
【００３２】 いくつかのシステムでは、４３３のようなブロックによってAPIの実行が、他 のセキュリティ暴露を現す。APIの引き数がサンドボックスにおけるデータに対 するポインタであるならば、サンクがAPIに対して示されたメモリのコンテンツ 及び、APIに対する実際のコールを検査する時間の間は、短い時間である。マル チスレッドアプレットでは、アプレット内の他の実行スレッドが、APIに対して 示されたメモリのコンテンツを変更し、それによってAPIに対して無効にされた データを転送することができる。かかるアタックを防止するために、ブロック４
３３−１は、APIの引数の「ディープコピー（deep copy）」を実行し、ブロック
４３３−２は、APIからの戻り値をディープコピーする。更に特別に、ステップ ４３３がAPIを実行するとき、ステップ４３３−１は、APIが実際にコールされる
前に、サンドボックス内のそれらの位置から、サンドボックスの外の別の位置に
、APIに通された全ての引数を最初にコピーする。アプレット自身がこのコピー にアクセスすることができないので、APIは、既に保存されているデータだけを 有効にする。ステップ４３３は、次いで、サンドボックスの外に、戻り値を置き
、APIコンポーネントを実行した後、ステップ４３３−２は、アプレットの使用 のためにサンドボックスの内側に戻り値をコピーする。所望ならば、ディープコ
ピーが、選択的に使用されうる。
【００３３】 図４は、本発明に関するそれらの領域のみを示すシステムＲＡＭ２５のメモリ
マップである。予め割り当てられた範囲２５１は、サンドボックスを形成する。
それは、アプレット３６２と、アプレットの実行中に、アドレス可能なワーキン
グストレージに関するランタイムメモリセグメント２５２と、変換コードサンク
３９１−３９３（ここではサンク３９１としてだけ示す）をストアするためのセ
グメントと、をストアするための最初のメモリセグメントを包含する。サンドボ
ックス２５１の外側のメモリ２２は、ここでは３５２によって表されるＡＰＩ
DLLと、カーネル32３５５とを包含する。他のワーキングメモリ領域は、３５６ として表される。コンパイルされたキャッシュ３５７はまた、サンドボックス２
１５の外側に配置される。セキュリティポリシーが実際に実行されることがここ
であるので、サンドボックス２１５の外側のWHKRNL32３２５の位置は、特に重要
であり、それがサンドボックスの内側にあるならば、ルージュアプレットが、そ
れを修正することによってセキュリティを妥協することができうる。
【００３４】 以下の例は本発明の作動の例示を示す。前に述べたように、この実施例は、ｘ
８６Win32アプレットを実行するための前述のWx86VMエミュレータを利用し、Win
dows95又はWindowsNTオペレーティングシステム下でｘ８６プラットフォームで 修正されずにコントロールする。
【００３５】 マイクロソフトインターネットエクスプローラのようなウェブブラウザは、イ
ンターネットからハードドライブのc:\temp\foo.ocxに、foo.ocxと呼ばれるActi
veXコントロール（アプレット）をダウンロードする。拡張子.ocxはActiveXコン
トロールを示す。
【００３６】 次いで、インターネットエクスプローラは、システムにおいてWx86VMの存在を
探す。Wx86VMコンポーネントが利用可能であるならば、インターネットエクスプ
ローラは、それを呼び出し、コントロールに関する全てのセキュリティに関する
情報を提供し、ロードされるべきコントロールを要求する。Wx86VMコンポーネン
トは、インターネットエクスプローラがそれを提供し、Wx86VMにそれを送り出す
か、オブジェクトリンカをOLE32に行かせるかどうか判断するセキュリティ情報 を調べ、それを取り扱う。
【００３７】 コントロールがWx86VMエミュレータにおいて送り出されるべきならば、Wx86VM
はメモリの割り当てられた領域、又は、ActiveXコントロールに関するサンドボ ックスを生成する。Wx86VMは、ActiveXコントロール（図４では３６２と示す）f
oo.ocxをサンドボックス内にロードする。
【００３８】 Wx86VMは、３９１のようなAPIサンクDLL（安全API）をサンドボックス内にロ ードする。Wx86VMは、前述の出願（ドケット777.016US1）において十分に説明し
たようなオペレーティングシステムローダ内でDLLの名前を修正することができ る。このことにより、Wx86VMは、規定を呼び出す際に違いを取り扱うために、x8
6イメージと本来のAPIとの間にサンクコードを挿入することができる。再配置す
るための名前のリストは、レジストリにストアされる。例えば、カーネル３２（
図４では３５５）は、（図４ではサンク３９１と示す）wikrnl32に再配置され、
user32.dllはwiuser32.dllに再配置される。APIサンクは次の２つのDLLから構成
される：１つは、Wx86VM内で稼働する「wi」という接頭辞が付いたDLLであり、 今後は信頼性がなく、他のひとつはWx86VMの外側で稼働し、「wh」という接頭辞
が付いたDLLであり、安全ポリシーを実行するために信頼される。
【００３９】 「wi」DLLは、それらが置換するための本来のDLLとして同じエクスポートを有
する。これらのエクスポートは、サンドボックスの外でスイッチングをするため
にWx86VMに対して応答可能であり、次いで、安全モードにおいて適当なサンクを
呼び出し、これは更に、そのAPIに関してセキュリティポリシーを実行する。特 定のAPIに関するセキュリティがないならば、サンクは単に本来のAPIを呼び出す
。「BOP」と呼ばれるこのコールは、典型的には、モードスイッチが起こるのを 必要とするWx86.dllを合図する無効なx86 opcodeである。BOPコマンドは、フォ ーム「BOP(DLL#,API#)」を有する。Wx86VMが、DLLがサンドボックスのレジスタ セット及びスタックにアクセスする、（図４ではwhkrnl32３５２のような）「wh
」という接頭辞であるホストサイドサンクDLLにBOPをディスパッチするとき、DL
Lは、パラメータをサンドボックスのスタックから本来のスタックにコピーし、A
PIの引数を検査し、コールを作り、サンドボックスのEAXレジスタに戻り値を戻 すように移動させることができる。
【００４０】 例えば、ｘ８６アプレット又はコントロールが、kernel32!CreateFileに対す る静的なリンクを有するならば、Wx86VMはそのリンクを、wikrnl32!CreateFile と解決する。アプレットがCreateFileを呼び出すとき、wikrnl32!CreateFileは 、サンドボックスからネイティブにスイッチするBOP命令を実行し、Wx86IDispat
chBop()をWx86VMI.dllに呼び出す。Wx86DispatchBop()は、コールをwhkrnl32!wh
CreateFile()にディスパッチする。その関数は、ネイティブkernel32!CreateFil
e()を呼び出し、戻り値をシミュレーションされたEAXレジスタにコピーし、戻る
。
【００４１】 Wx86VMはまた、エミュレータ３９コードWx86cpu.dllをロードする。アプレッ トの実行中、プロセッサがBOP命令に出会うとき、エミュレーションは停止する 。
【００４２】 アプレットの実行は、必要とされるコードをコンパイルし、コードをコンパイ
ルされたキャッシュに置くことにより始まる。コンパイルされたコードは、メモ
リ読み書きオペレーションが安全なオペレーションであることを確認するために
それにおいてスニフチェックを有する。アクセスされるメモリが、所定のサンド
ボックス領域の外側であるならば、メモリにアクセスする試みのオペレーション
は失敗する。例えば、アプレットfoo.ocxが命令MOV EAX,[ESI+4]を包含するなら
ば、コンパイラは、命令が安全であることを確認するためのMOV命令の前にスニ フコードを挿入する。以下の命令： MOV EAX,[ESI+4] は、スニフコードが挿入された後に、 LEA ECX,[ESI+4] CALL SNIFFREAD4.ECX MOV EAX,[ECX] となる。
【００４３】 スニフコードがオーバーヘッドに加わるので、基本的なブロックレベルでコー
ドをコンパイルするとき、追加の最適化技術は適用されうる。例えば、アプレッ
トが同じレジスタを使用する種々のメモリリファレンスを作るならば、コンパイ
ラは、一回だけ全体の範囲をチェックし、個々のスニフコールを生成しない。ア
プレットfoo.ocxが以下の命令を包含するならば、 MOV EAX,[ESI+4] MOV EDX,[ESI+8] スニフコードは、以下のように挿入される： LEA EAX,[ESI+4] CALL SNIFFREAD8.ECX MOV EAX,[ECX] MOV EDX,[ESI+4] むしろ、より小さな効率的な仕方でスニフコードを挿入する： LEA EAX,[ESI+4] CALL SNIFFREAD4.ECX MOV EAX,[ECX] LEA EAX,[ESI+4] CALL SNIFFREAD4.ECX MOV EDX,[ECX] 上の記述は例示的なものであり、制限的なものではない。上の記述をみれば、
当業者にとって多くの他の実施形態が明らかである。それ故、本発明の範囲は、
特許請求の範囲と均等な範囲とあわせて、特許請求の範囲を参照して決定される
べきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が実施される、例示的な計算環境のシステム図である。
【図２】 本発明を組み込む実行環境のブロック図である。
【図３】 本発明の主なステップを記述するフローチャートである。
【図４】 メモリ内のサンドボックス領域の簡単化したブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バラッティー スディープ アメリカ合衆国 ワシントン州 98008 ベルヴィュー ワンハンドレッドアンドシ ックスティフィフス プレイス ノースイ ースト 3272 Ｆターム(参考） 5B017 AA07 BA06 BB06 CA01 5B076 FD00

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 メモリ及びインターフェースモジュールを有するパーソナルコンピュータプラ
    ットフォームで直接実行するために書かれた信頼されないプログラムを実行する
    ための方法であって、 信頼されないプログラムに関してメモリの所定の境界領域を割り当て、 信頼されないプログラムを境界メモリ領域内にロードし、 境界領域の外側のメモリに対してリファレンスをブロックするための信頼され
    たプログラム内にチェックコードを配置し、 インターフェースモジュールの所定のひとつの実行をパスし、ブロックするた
    めの変換コードモジュールに対するリンクを備えるインターフェースモジュール
    に対するコードにリンクを置換し、 信頼されないプログラムを実行する、 ステップからなる方法。
  2. 【請求項２】 境界メモリ領域が更に、信頼されなプログラムに関するワーキングストレージ
    の領域を包含することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 チェックコードが、全体としてメモリアドレスのブロックで作動することを特
    徴とする、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 変換コードモジュールの第１のセットが、インターフェースモジュールの対応
    するセットに直接アクセスすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 変換コードモジュールの第２のセットが、インターフェースモジュールの第２
    の対応するセットにアクセスすることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 信頼されないプログラムをストアするためのメモリの所定の境界領域を割り当
    て、 信頼されないプログラムを境界メモリ領域内にロードし、 境界領域の外側のメモリに対してリファレンスをブロックするための信頼され
    たプログラム内にチェックコードを配置し、 インターフェースモジュールの所定のひとつの実行をパスし、ブロックするた
    めの変換コードモジュールに対するリンクを備えるインターフェースモジュール
    に対するコードにリンクを置換する、 コンピュータ実行可能命令コードを包含するコンピュータ読み取り可能記憶媒
    体。
  7. 【請求項７】 ネイティブプロセッサと、 メモリと、 該ネイティブプロセッサと、 該ネイティブプロセッサによって直接実行可能であるネイティブコード で書かれた信頼されないプログラムを実行するためのエミュレータと、 オペレーティングシステムのインターフェースモジュールを使用すること
    によって実行可能であるオペレーティングシステムと、 を有するコンピュータシステムであって、 エミュレータが、 信頼されないプログラムをメモリの境界領域内にロードするためのロードモジ
    ュールと、 メモリの境界領域の外で、信頼されないプログラムによるアクセスを制限する
    ための信頼されないプログラム内に挿入可能なチェックコードと、 オペレーティングシステムのインターフェースモジュールの対応するセットに
    アクセスするための信頼されないプログラムにリンク可能な変換コードモジュー
    ルのセットと、 を備える、コンピュータシステム。
  8. 【請求項８】 メモリ及びオペレーティングシステムを備えるネイティブコンピュータプラッ
    トフォームで直接実行するように書かれた信頼されないプログラムを実行するた
    めの方法であって、 信頼されないプログラムに関してメモリの所定の境界領域を割り当て、 信頼されないプログラムを境界メモリ領域内にロードし、 境界領域の外側のメモリに対するリファレンスをブロックするために、信頼さ
    れないプログラム内にチェックコードを配置する、 ステップを有する方法。
  9. 【請求項９】 信頼されないプログラムに関するランタイムワーキングストレージとして境界
    メモリ領域の一部を割り当てることを更に有する、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 複数の更なるコードモジュールを境界メモリ領域内にロードすることを更に有
    し、該コードモジュールが信頼されないプログラムにアクセス可能である、 ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 メモリ及びオペレーティングシステムを備えるネイティブコンピュータプラッ
    トフォームで直接実行するように書かれた信頼されないプログラムを実行するた
    めの方法であって、該オペレーティングシステムが、信頼されないプログラムに
    よってリンク可能なインターフェースモジュールのセットを包含し、 インターフェースモジュールの所定のサブセットに対応する変換コードモジュ
    ールのセットを構築し、該変換コードモジュールが、サブセットにおけるインタ
    ーフェースモジュールのそれぞれにコントロールをパスすることができ、 変換コードモジュールの対応するものに対するリンクを備えるインターフェー
    スモジュールに信頼されないプログラムコードのリンクを置換し、信頼されない
    プログラムによってインターフェースモジュールのあるひとつだけの実行をする
    ことができる、 ステップを有する方法。
  12. 【請求項１２】 信頼されないコードにアクセス可能なメモリの境界領域内に変換コードモジュ
    ールのセットをストアする、 ことを更に有する請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 アプレットに関するセキュリティを提供する方法であって、 アプレットを予め割り当てられたメモリ範囲内にロードし、予め割り当てられ
    たメモリ範囲が、アプレットをストアするための最初のメモリセグメントと、ア
    プレットによってメモリアクセスが予め割り当てられたメモリ範囲に制限される
    ようにアプレットの実行中にアクセス可能なストレージに関するランタイムメモ
    リセグメントとの両方を包含し、 危険なＡＰＩに対する各静的なコントロールリンクをサンクＤＬＬと置換し、
    アプレットによって作られた危険なＡＰＩコールが制限される、 ステップを有する方法。
  14. 【請求項１４】 アプレットに関するセキュリティを提供する方法であって、 アプレットを予め割り当てられたメモリ範囲にロードし、 アプレットにおける各静的コントロールリンクをサンクＤＬＬと置換し、 アプレットを実行し、 ＡＰＩコールがアプレットによって作られるとき、コントロールをＤＬＬに転
    送し、 ＡＰＩコールがオペレーティングシステムで実行することができ、それによっ
    てアプレットに関するセキュリティが提供され得るかどうか判断するために、定
    のセキュリティルールを適用する、 ステップを有する方法。
  15. 【請求項１５】 ロードステップの予め割り当てられたメモリ範囲が、コントロールランタイム
    に関するメモリを包含する、請求項１４に記載のアプレットに関するセキュリテ
    ィを提供する方法。
  16. 【請求項１６】 実行ステップが、予め割り当てられたメモリ範囲に対するコントロールによる
    メモリアクセスを制限するようにスニフコードを利用する、請求項１４に記載の
    アプレットに関するセキュリティを提供する方法。
  17. 【請求項１７】 スニフコードが、パフォーマンスを向上するようにメモリブロックで稼働する
    、請求項１６に記載のアプレットに関するセキュリティを提供する方法。
  18. 【請求項１８】 安全なＡＰＩを利用する予め割り当てられたメモリ範囲の外側で、コールを移
    送するステップを更に包含する、請求項１４に記載のアプレットに関するセキュ
    リティを提供する方法。
  19. 【請求項１９】 ウェブベースのアプリケーションを実行するコンピュータシステムに関するセ
    キュリティを提供する方法であって、 ウェブベースのアプリケーションを介して実行可能なコードをダウンロードし
    、 メモリの所定の領域内に実行可能なコードをロードするためにWx86VMを 使用し、 コンピュータシステムのセキュリティが破壊されないように、メモリの 所定の領域に対する実行可能なコードの直接のアクセスを晴天するため にWx86VMを使用して、 実行可能なコードのソースが信頼されないソースであるかどうか、 生成された実行可能なコードからソースを判断する、 ステップを有する方法。
  20. 【請求項２０】 アプレットを予め割り当てられたメモリ領域内にロードし、該予め割り当てら
    れた領域が、最初のメモリセグメント割り当てと、アプレットによるメモリアク
    セスが予め割り当てられたメモリ領域に制限されるようなランタイムメモリセグ
    メント割り当てと、の両方を包含し、 アプレットにおける各静的コントロールリンクをサンクＤＬＬで置換し、危険
    なAPIコールが制限される、 ことを有するステップを実行するためにWx86VMを利用するコンピュータ実行可能
    な命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体。
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