WebAssembly jadvali turi cheklovlari: Funksiya jadvali turi xavfsizligini ta'minlash

WebAssembly (Wasm) turli platformalarda yuqori unumdorlikka ega, portativ va xavfsiz ilovalarni yaratish uchun muhim texnologiyaga aylandi. WebAssembly arxitekturasining asosiy tarkibiy qismlaridan biri bu jadval bo'lib, u externref yoki funcref elementlarining dinamik o'lchamli massividir. Ushbu jadvallar, ayniqsa funksiya jadvallari ichida tur xavfsizligini ta'minlash WebAssembly modullarining yaxlitligi va xavfsizligini saqlash uchun juda muhimdir. Ushbu blog posti WebAssembly jadvali turi cheklovlarini, xususan, funksiya jadvali turi xavfsizligi, uning ahamiyati, amalga oshirish tafsilotlari va afzalliklarini chuqur o'rganadi.

WebAssembly jadvallarini tushunish

WebAssembly jadvallari mohiyatan funksiyalar yoki tashqi (noaniq) qiymatlarga havolalarni saqlashi mumkin bo'lgan dinamik massivlardir. Ular dinamik jo'natishga erishish va WebAssembly modullari va ularning xost muhitlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirni osonlashtirish uchun asosiy mexanizmdir. Jadvallarning ikki asosiy turi mavjud:

• Funksiya jadvallari (funcref): Ushbu jadvallar WebAssembly funksiyalariga havolalarni saqlaydi. Ular chaqiriladigan funksiya ishlash vaqtida aniqlanadigan dinamik funksiya chaqiruvlarini amalga oshirish uchun ishlatiladi.
• Tashqi havola jadvallari (externref): Ushbu jadvallar xost muhiti tomonidan boshqariladigan ob'ektlarga (masalan, veb-brauzerdagi JavaScript ob'ektlari) noaniq havolalarni saqlaydi. Ular WebAssembly modullariga xost API'lari va tashqi ma'lumotlar bilan o'zaro aloqada bo'lish imkonini beradi.

Jadvallar tur va o'lcham bilan belgilanadi. Tur jadvalda qanday element saqlanishi mumkinligini (masalan, funcref yoki externref) belgilaydi. O'lcham jadval saqlashi mumkin bo'lgan elementlarning boshlang'ich va maksimal sonini belgilaydi. O'lcham qat'iy yoki o'zgaruvchan bo'lishi mumkin. Masalan, jadval ta'rifi shunday ko'rinishi mumkin (WAT, WebAssembly matn formatida):

            (table $my_table (ref func) (i32.const 10) (i32.const 20))
            

              
                Copy
              
            
          

Bu misol funksiya havolalarini (ref func) saqlaydigan, boshlang'ich o'lchami 10 va maksimal o'lchami 20 bo'lgan $my_table nomli jadvalni belgilaydi. Jadval maksimal o'lchamgacha o'sishi mumkin, bu esa chegaradan tashqari kirish va resurslarning tugab qolishining oldini oladi.

Funksiya jadvali turi xavfsizligining ahamiyati

Funksiya jadvallari WebAssembly ichida dinamik funksiya chaqiruvlarini amalga oshirishda muhim rol o'ynaydi. Biroq, to'g'ri turdagi cheklovlarsiz, ular xavfsizlik zaifliklarining manbasiga aylanishi mumkin. WebAssembly moduli funksiya jadvalidagi indeksga asoslanib funksiyani dinamik ravishda chaqiradigan stsenariyni ko'rib chiqing. Agar ushbu indeksdagi jadval yozuvi kutilgan signaturaga (ya'ni, to'g'ri son va turdagi parametrlar va qaytariladigan qiymatga) ega bo'lgan funksiyani o'z ichiga olmasa, chaqiruv aniqlanmagan xatti-harakatlarga, xotiraning buzilishiga yoki hatto ixtiyoriy kod ijrosiga olib kelishi mumkin.

Tur xavfsizligi funksiya jadvali orqali chaqirilgan funksiya chaqiruvchi tomonidan kutilgan to'g'ri signaturaga ega bo'lishini ta'minlaydi. Bu bir necha sabablarga ko'ra juda muhimdir:

• Xavfsizlik: Hujumchilarning ruxsatsiz harakatlarni bajaradigan funksiyalarga havolalar bilan funksiya jadvali yozuvlarini qayta yozish orqali zararli kod kiritishining oldini oladi.
• Barqarorlik: Funksiya chaqiruvlari bashorat qilinadigan bo'lishini va kutilmagan ishdan chiqishlar yoki xatolarga olib kelmasligini ta'minlaydi.
• To'g'rilik: To'g'ri funksiya to'g'ri argumentlar bilan chaqirilishini kafolatlaydi, bu esa dasturdagi mantiqiy xatolarning oldini oladi.
• Unumdorlik: WebAssembly ishlash vaqtida optimallashtirish imkonini beradi, chunki u funksiya chaqiruvlarining xatti-harakatlari haqida taxminlar qilish uchun tur ma'lumotlariga tayanishi mumkin.

Jadval turi cheklovlarisiz WebAssembly turli xil hujumlarga moyil bo'lib, uni xavfsizlikka sezgir ilovalar uchun yaroqsiz qilib qo'yadi. Masalan, yomon niyatli shaxs jadvaldagi funksiya ko'rsatkichini o'zining zararli funksiyasiga ishora qiluvchi ko'rsatkich bilan qayta yozishi mumkin. Asl funksiya jadval orqali chaqirilganda, uning o'rniga tajovuzkorning funksiyasi bajarilib, tizimga zarar yetkazadi. Bu C/C++ kabi mahalliy kod ijro etish muhitlarida ko'rilgan funksiya ko'rsatkichlari zaifliklariga o'xshaydi. Shuning uchun kuchli tur xavfsizligi juda muhimdir.

WebAssembly turlar tizimi va funksiya signaturalari

WebAssembly funksiya jadvali turi xavfsizligini qanday ta'minlashini tushunish uchun WebAssembly turlar tizimini anglash muhimdir. WebAssembly cheklangan miqdordagi primitiv turlarni qo'llab-quvvatlaydi, jumladan:

• i32: 32-bitli butun son
• i64: 64-bitli butun son
• f32: 32-bitli suzuvchi nuqtali son
• f64: 64-bitli suzuvchi nuqtali son
• v128: 128-bitli vektor (SIMD turi)
• funcref: Funksiyaga havola
• externref: Tashqi (noaniq) qiymatga havola

WebAssembly'dagi funksiyalar ma'lum bir signatura bilan aniqlanadi, bu ularning parametrlarining turlari va qaytariladigan qiymatining turini (yoki qaytariladigan qiymat yo'qligini) o'z ichiga oladi. Masalan, ikkita i32 parametrini oladigan va i32 qiymatini qaytaradigan funksiya quyidagi signaturaga ega bo'ladi (WAT formatida):

            (func $add (param i32 i32) (result i32)
  (i32.add (local.get 0) (local.get 1))
)
            

              
                Copy
              
            
          

$add nomli bu funksiya ikkita 32-bitli butun sonli parametrni qabul qiladi va 32-bitli butun sonli natijani qaytaradi. WebAssembly turlar tizimi funksiya chaqiruvlari e'lon qilingan signaturaga mos kelishini talab qiladi. Agar funksiya noto'g'ri turdagi argumentlar bilan chaqirilsa yoki noto'g'ri turdagi qiymatni qaytarishga harakat qilsa, WebAssembly ishlash vaqti tur xatoligini chiqaradi va ijroni to'xtatadi. Bu tur bilan bog'liq xatolarning tarqalishini va potentsial xavfsizlik zaifliklariga olib kelishini oldini oladi.

Jadval turi cheklovlari: Signatura mosligini ta'minlash

WebAssembly jadval turi cheklovlari orqali funksiya jadvali turi xavfsizligini ta'minlaydi. Funksiya funksiya jadvaliga joylashtirilganda, WebAssembly ishlash vaqti funksiya signaturasi jadvalning element turiga mos kelishini tekshiradi. Ushbu moslik tekshiruvi jadval orqali chaqirilgan har qanday funksiya kutilgan signaturaga ega bo'lishini ta'minlaydi, bu esa tur xatolari va xavfsizlik zaifliklarining oldini oladi.

Ushbu moslikni ta'minlashga bir nechta mexanizmlar yordam beradi:

1. Aniq turdagi izohlar: WebAssembly funksiya parametrlari va qaytariladigan qiymatlar uchun aniq turdagi izohlarni talab qiladi. Bu ishlash vaqtiga funksiya chaqiruvlari e'lon qilingan signaturalarga mos kelishini statik ravishda tekshirish imkonini beradi.
2. Funksiya jadvali ta'rifi: Funksiya jadvali yaratilganda, u funksiya havolalarini (funcref) yoki tashqi havolalarni (externref) saqlash uchun e'lon qilinadi. Ushbu e'lon jadvalda saqlanishi mumkin bo'lgan qiymat turlarini cheklaydi. Nomuvofiq turdagi qiymatni saqlashga urinish modulni tasdiqlash yoki ishga tushirish paytida tur xatoligiga olib keladi.
3. Bilvosita funksiya chaqiruvlari: Funksiya jadvali orqali bilvosita funksiya chaqiruvi amalga oshirilganda, WebAssembly ishlash vaqti chaqirilayotgan funksiya signaturasi call_indirect ko'rsatmasi tomonidan belgilangan kutilgan signaturaga mos kelishini tekshiradi. call_indirect ko'rsatmasi ma'lum bir funksiya signaturasiga ishora qiluvchi tur indeksini talab qiladi. Ishlash vaqti bu signaturani jadvaldagi belgilangan indeksdagi funksiya signaturasi bilan solishtiradi. Agar signaturalar mos kelmasa, tur xatoligi chiqariladi.

Quyidagi misolni ko'rib chiqing (WAT formatida):

            (module
  (type $sig (func (param i32 i32) (result i32)))
  (table $my_table (ref $sig) (i32.const 1))
  (func $add (type $sig) (param i32 i32) (result i32)
    (i32.add (local.get 0) (local.get 1))
  )
  (func $main (export "main") (result i32)
    (call_indirect (type $sig) (i32.const 0))
  )
  (elem (i32.const 0) $add)
)
            

              
                Copy
              
            
          

Bu misolda biz ikkita i32 parametrini oladigan va i32 qiymatini qaytaradigan $sig funksiya signaturasini aniqlaymiz. Keyin biz $sig turidagi funksiya havolalarini saqlash uchun cheklangan $my_table funksiya jadvalini aniqlaymiz. $add funksiyasi ham $sig signaturasiga ega. elem segmenti jadvalni $add funksiyasi bilan ishga tushiradi. Keyin $main funksiyasi jadvaldagi 0-indeksdagi funksiyani $sig tur signaturasi bilan call_indirect yordamida chaqiradi. 0-indeksdagi funksiya to'g'ri signaturaga ega bo'lganligi sababli, chaqiruv haqiqiydir.

Agar biz jadvalga boshqa signaturaga ega bo'lgan funksiyani joylashtirishga yoki funksiyani call_indirect yordamida boshqa signatura bilan chaqirishga harakat qilsak, WebAssembly ishlash vaqti tur xatoligini chiqaradi.

WebAssembly kompilyatorlari va VM'laridagi amalga oshirish tafsilotlari

WebAssembly kompilyatorlari va virtual mashinalari (VM) jadval turi cheklovlarini amalga oshirishda muhim rol o'ynaydi. Amalga oshirish tafsilotlari ma'lum bir kompilyator va VMga qarab farq qilishi mumkin, ammo umumiy tamoyillar bir xil bo'lib qoladi:

• Statik tahlil: WebAssembly kompilyatorlari jadvalga kirish va bilvosita chaqiruvlarning tur-xavfsizligini tekshirish uchun kodni statik tahlil qiladi. Ushbu tahlil chaqirilgan funksiyaga uzatilgan argumentlarning turlari funksiya signaturasida belgilangan kutilgan turlarga mos kelishini tekshirishni o'z ichiga oladi.
• Ishlash vaqtidagi tekshiruvlar: Statik tahlilga qo'shimcha ravishda, WebAssembly VM'lari ijro paytida tur xavfsizligini ta'minlash uchun ishlash vaqtida tekshiruvlar o'tkazadi. Ushbu tekshiruvlar, ayniqsa, maqsadli funksiya ishlash vaqtida jadval indeksiga asoslanib aniqlanadigan bilvosita chaqiruvlar uchun muhimdir. Ishlash vaqti chaqiruvni bajarishdan oldin belgilangan indeksdagi funksiya to'g'ri signaturaga ega ekanligini tekshiradi.
• Xotirani himoya qilish: WebAssembly VM'lari jadval xotirasiga ruxsatsiz kirishni oldini olish uchun xotirani himoya qilish mexanizmlaridan foydalanadi. Bu hujumchilarning funksiya jadvali yozuvlarini zararli kod bilan qayta yozishining oldini oladi.

Masalan, WebAssembly VM'sini o'z ichiga olgan V8 JavaScript dvigatelini ko'rib chiqing. V8 funksiya jadvali turi xavfsizligini ta'minlash uchun ham statik tahlil, ham ishlash vaqtida tekshiruvlar o'tkazadi. Kompilyatsiya paytida V8 barcha bilvosita chaqiruvlarning tur-xavfsizligini tekshiradi. Ishlash vaqtida V8 potentsial zaifliklardan himoya qilish uchun qo'shimcha tekshiruvlar o'tkazadi. Xuddi shunday, boshqa WebAssembly VM'lari, masalan, SpiderMonkey (Firefox'ning JavaScript dvigateli) va JavaScriptCore (Safari'ning JavaScript dvigateli) tur xavfsizligini ta'minlash uchun shunga o'xshash mexanizmlarni amalga oshiradi.

Jadval turi cheklovlarining afzalliklari

WebAssembly'da jadval turi cheklovlarini amalga oshirish ko'plab afzalliklarni beradi:

• Kengaytirilgan xavfsizlik: Kod in'ektsiyasi yoki ixtiyoriy kod ijrosiga olib kelishi mumkin bo'lgan tur bilan bog'liq zaifliklarning oldini oladi.
• Yaxshilangan barqarorlik: Tur nomuvofiqligi tufayli ishlash vaqtida xatolar va ishdan chiqish ehtimolini kamaytiradi.
• Oshirilgan unumdorlik: WebAssembly ishlash vaqtida optimallashtirish imkonini beradi, chunki u funksiya chaqiruvlarining xatti-harakatlari haqida taxminlar qilish uchun tur ma'lumotlariga tayanishi mumkin.
• Soddalashtirilgan disk raskadrovka: Dasturlash paytida tur bilan bog'liq xatolarni aniqlash va tuzatishni osonlashtiradi.
• Kattaroq portativlik: WebAssembly modullarining turli platformalar va VM'larda izchil ishlashini ta'minlaydi.

Bu afzalliklar WebAssembly ilovalarining umumiy mustahkamligi va ishonchliligiga hissa qo'shadi, bu uni veb-ilovalaridan tortib ichki o'rnatilgan tizimlargacha bo'lgan keng ko'lamli ilovalarni yaratish uchun mos platformaga aylantiradi.

Haqiqiy dunyo misollari va foydalanish holatlari

Jadval turi cheklovlari WebAssembly'ning turli xil real dunyo ilovalari uchun zarurdir:

• Veb-ilovalar: WebAssembly o'yinlar, simulyatsiyalar va tasvirlarni qayta ishlash vositalari kabi yuqori unumdorlikka ega veb-ilovalarni yaratish uchun tobora ko'proq foydalanilmoqda. Jadval turi cheklovlari ushbu ilovalarning xavfsizligi va barqarorligini ta'minlab, foydalanuvchilarni zararli kodlardan himoya qiladi.
• O'rnatilgan tizimlar: WebAssembly IoT qurilmalari va avtomobil tizimlari kabi o'rnatilgan tizimlarda ham qo'llanilmoqda. Bunday muhitlarda xavfsizlik va ishonchlilik birinchi o'rinda turadi. Jadval turi cheklovlari ushbu qurilmalarda ishlaydigan WebAssembly modullarining buzilmasligini ta'minlashga yordam beradi.
• Bulutli hisoblash: WebAssembly bulutli hisoblash muhitlari uchun sandbox texnologiyasi sifatida o'rganilmoqda. Jadval turi cheklovlari WebAssembly modullarini ishga tushirish uchun xavfsiz va izolyatsiya qilingan muhitni ta'minlaydi, bu ularning boshqa ilovalar yoki xost operatsion tizimiga aralashishini oldini oladi.
• Blokcheyn texnologiyasi: Ba'zi blokcheyn platformalari o'zining deterministik tabiati va xavfsizlik xususiyatlari, jumladan, jadval turi xavfsizligi tufayli aqlli shartnomalarni bajarish uchun WebAssembly'dan foydalanadi.

Masalan, WebAssembly'da yozilgan veb-asosidagi tasvirlarni qayta ishlash dasturini ko'rib chiqing. Ilova foydalanuvchi kiritishiga qarab turli xil tasvirlarni qayta ishlash algoritmlarini dinamik ravishda tanlash uchun funksiya jadvallaridan foydalanishi mumkin. Jadval turi cheklovlari ilovaning faqat haqiqiy tasvirni qayta ishlash funksiyalarini chaqira olishini ta'minlaydi va zararli kodning bajarilishini oldini oladi.

Kelajakdagi yo'nalishlar va takomillashtirishlar

WebAssembly hamjamiyati WebAssembly xavfsizligi va unumdorligini yaxshilash ustida doimiy ishlamoqda. Jadval turi cheklovlari bilan bog'liq kelajakdagi yo'nalishlar va takomillashtirishlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Subtiplash: Funksiya signaturalari uchun subtiplashni qo'llab-quvvatlash imkoniyatini o'rganish, bu esa moslashuvchan turdagi tekshiruvlarga imkon beradi va murakkabroq kod naqshlarini yoqadi.
• Yanada ifodali tur tizimlari: Funksiyalar va ma'lumotlar o'rtasidagi murakkabroq munosabatlarni aks ettira oladigan yanada ifodali tur tizimlarini tadqiq qilish.
• Rasmiy verifikatsiya: WebAssembly modullarining to'g'riligini isbotlash va ularning tur cheklovlariga rioya qilishini ta'minlash uchun rasmiy verifikatsiya usullarini ishlab chiqish.

Ushbu takomillashtirishlar WebAssembly'ning xavfsizligi va ishonchliligini yanada mustahkamlaydi, bu uni yuqori unumdorlikka ega, portativ va xavfsiz ilovalarni yaratish uchun yanada jozibador platformaga aylantiradi.

WebAssembly jadvallari bilan ishlash uchun ilg'or amaliyotlar

WebAssembly ilovalaringizning xavfsizligi va barqarorligini ta'minlash uchun jadvallar bilan ishlashda quyidagi ilg'or amaliyotlarga amal qiling:

• Har doim aniq turdagi izohlardan foydalaning: Funksiya parametrlari va qaytariladigan qiymatlar turlarini aniq belgilang.
• Funksiya jadvali turlarini diqqat bilan belgilang: Funksiya jadvali turi jadvalda saqlanadigan funksiyalarning signaturalarini to'g'ri aks ettirishiga ishonch hosil qiling.
• Ishga tushirish paytida funksiya jadvallarini tekshiring: Funksiya jadvali kutilgan funksiyalar bilan to'g'ri ishga tushirilganligini tekshiring.
• Xotirani himoya qilish mexanizmlaridan foydalaning: Jadval xotirasini ruxsatsiz kirishdan himoya qiling.
• WebAssembly xavfsizlik bo'yicha maslahatlaridan xabardor bo'ling: Ma'lum bo'lgan zaifliklardan xabardor bo'ling va tuzatishlarni o'z vaqtida qo'llang.
• Statik tahlil vositalaridan foydalaning: WebAssembly kodingizdagi potentsial tur xatolari va xavfsizlik zaifliklarini aniqlash uchun mo'ljallangan vositalardan foydalaning. Hozirda ko'plab linterlar va statik analizatorlar WebAssembly'ni qo'llab-quvvatlaydi.
• Puxta sinovdan o'tkazing: Keng qamrovli sinov, jumladan, fuzzing, funksiya jadvallari bilan bog'liq kutilmagan xatti-harakatlarni aniqlashga yordam beradi.

Ushbu ilg'or amaliyotlarga rioya qilish orqali siz WebAssembly ilovalaringizda tur bilan bog'liq xatolar va xavfsizlik zaifliklari xavfini minimallashtirishingiz mumkin.

Xulosa

WebAssembly jadvali turi cheklovlari funksiya jadvali turi xavfsizligini ta'minlash uchun hal qiluvchi mexanizmdir. Signatura mosligini ta'minlash va tur bilan bog'liq zaifliklarning oldini olish orqali ular WebAssembly ilovalarining xavfsizligi, barqarorligi va unumdorligiga sezilarli hissa qo'shadilar. WebAssembly rivojlanishda va yangi sohalarga kirib borishda davom etar ekan, jadval turi cheklovlari uning xavfsizlik arxitekturasining asosiy jihati bo'lib qoladi. Ushbu cheklovlarni tushunish va ulardan foydalanish mustahkam va ishonchli WebAssembly ilovalarini yaratish uchun zarurdir. Ilg'or amaliyotlarga rioya qilish va WebAssembly xavfsizligi sohasidagi so'nggi o'zgarishlardan xabardor bo'lish orqali dasturchilar potentsial xavflarni kamaytirgan holda WebAssembly'ning to'liq imkoniyatlaridan foydalanishlari mumkin.