Разработка безопасного компилятора на основе Clang
Павел Дмитриевич ДУНАЕВ,
Артем Александрович СИНКЕВИЧ,
Артемий Максимович ГРАНАТ,
Инна Александровна БАТРАЕВА,
Сергей Владимирович МИРОНОВ,
Никита Юрьевич ШУГАЛЕЙ https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2024-36(4)-3
Аннотация
В связи с использованием современными компиляторами C/C++ агрессивных оптимизаций, эксплуатирующих неопределённое поведение, существует потребность в безопасном компиляторе, который не проводит подобные оптимизации, а также предотвращает использование разработчиком небезопасных конструкций. В ИСП РАН был реализован безопасный компилятор на основе GCC, однако часть разработчиков предпочитает GCC Clang, который не лишён проблемы эксплуатации неопределённого поведения. В этой работе рассматриваются возможности Clang по осуществлению безопасной компиляции и описывается реализация безопасного компилятора на его основе. Для созданного безопасного компилятора показывается применимость на практике и оценивается влияние на производительность программ.
Об авторах
Павел Дмитриевич ДУНАЕВ
Институт системного программирования РАН,
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского.
Россия
Россия
Старший лаборант Института системного программирования им. В.П. Иванникова Российской академии наук, студент 2 курса магистратуры Саратовского государственного университета. Сфера научных интересов: компиляторы, операционные системы, дискретная математика.
Артем Александрович СИНКЕВИЧ
Институт системного программирования РАН,
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского.
Россия
Россия
Старший лаборант Института системного программирования им. В.П. Иванникова Российской академии наук, студент 1 курса магистратуры Саратовского государственного университета. Сфера научных интересов: компиляторы, дискретная математика, нейронные сети.
Артемий Максимович ГРАНАТ
Институт системного программирования РАН,
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского.
Россия
Россия
Лаборант Института системного программирования им. В.П. Иванникова Российской академии наук, студент 4 курса бакалавриата Саратовского государственного университета. Сфера научных интересов: компиляторы, операционные системы, компьютерные сети.
Инна Александровна БАТРАЕВА
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского.
Россия
Россия
Кандидат физико-математических наук, доцент, заведующая кафедрой технологий программирования. Сфера научных интересов: дискретная математика, теория автоматов, теория формальных языков и грамматик, информационные системы в теоретической и прикладной лингвистике.
Сергей Владимирович МИРОНОВ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского.
Россия
Россия
Кандидат физико-математических наук, доцент, декан факультета компьютерных наук и информационных технологий. Сфера научных интересов: методы сокращения диагностической информации с использованием словарей неисправностей, формальные языки и грамматики, функциональное программирование.
Никита Юрьевич ШУГАЛЕЙ
Институт системного программирования РАН,
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет).
Россия
Россия
Старший лаборант Института системного программирования им. В.П. Иванникова Российской академии наук, студент 1 курса магистратуры Московского Физико-технического Института Физтех-школы Радиотехники и Компьютерных технологий по направлению Прикладные Физика и Математика.
Nikita Yurievich SHUGALEY — Senior Laboratory technician at Ivannikov Institute for System Programming of the Russian Academy of Sciences, 1st year Master’s student at the Moscow Institute of Physics and Technology, Phystech School of Radio Engineering and Computer Technology, field of Applied Physics and Mathematics.
Список литературы
1. Clang, Available at: https://clang.llvm.org/, accessed 24.04.2024.
2. Jetbrains Developer Ecosystem: C++, Available at: https://www.jetbrains.com/lp/devecosystem-2023/cpp/, accessed 24.04.2024.
3. GCC, Available at: https://gcc.gnu.org/, accessed 24.04.2024.
4. LLVM Developer Policy, Available at: https://llvm.org/docs/DeveloperPolicy.html, accessed 24.04.2024.
5. LLVM, Available at: https://llvm.org/, accessed 24.04.2024.
6. Скворцов Л.В., Баев Р.В., Долгорукова К.Ю., Шарыгин Е.Ю. Разработка компилятора для стековой процессорной архитектуры TF16 на основе LLVM. Труды ИСП РАН, том 33, вып. 5, 2021 г., стр. 137-154. DOI: 10.15514/ISPRAS–2021–33(5)–8./ Skvortsov L.V., Baev R.V., Dolgorukova K.Y., Sharygin E.Y. Developing an LLVM-based compiler for stack based TF16 processor architecture. Trudy ISP RAN/Proc. ISP RAS, vol. 33, issue 5, 2021, pp. 137-154 (in Russian). DOI: 10.15514/ISPRAS–2021–33(5)–8.
7. Мельник Д., Курмангалеев Ш., Аветисян А., Белеванцев А., Плотников Д., Варданян М. Оптимизация приложений для заданных статических компиляторов и целевых архитектур: методы и инструменты. Труды ИСП РАН, том 26, вып. 1, 2014 г., стр. 343-356. DOI: 10.15514/ISPRAS-2014-26(1)-13./ Melnik D., Kurmangaleev S., Avetisyan A., Belevantsev A., Plotnikov D., Vardanyan M. Optimizing programs for given hardware architectures with static compilation: methods and tools. Trudy ISP RAN/Proc. ISP RAS, vol. 26, issue 1, 2014, pp. 343-356 (in Russian). DOI: 10.15514/ISPRAS-2014-26(1)-13.
8. Иванников В., Курмангалеев Ш., Белеванцев А., Нурмухаметов А., Савченко В., Матевосян Р., Аветисян А. Реализация запутывающих преобразований в компиляторной инфраструктуре LLVM. Труды ИСП РАН, том 26, вып. 1, 2014 г., стр. 327-342. DOI: 10.15514/ISPRAS-2014-26(1)-12./ Ivannikov V., Kurmangaleev S., Belevantsev A., Nurmukhametov A., Savchenko V., Matevosyan H., Avetisyan A. Implementing Obfuscating Transformations in the LLVM Compiler Infrastructure. Trudy ISP RAN/Proc. ISP RAS, vol. 26, issue 1, 2014, pp. 327-342 (in Russian). DOI: 10.15514/ISPRAS-2014-26(1)-12.
9. Гайсарян С.С., Курмангалеев Ш.Ф., Долгорукова К.Ю., Савченко В.В., Саргсян С.С. Применение метода двухфазной компиляции на основе LLVM для распространения приложений с использованием облачного хранилища. Труды ИСП РАН, том 26, вып. 1, 2014 г., стр. 315-326. DOI: 10.15514/ISPRAS-2014-26(1)-11./ Gaissaryan S., Kurmangaleev S., Dolgorukova K., Savchenko V., Sargsyan S. Applying two-stage LLVM-based compilation approach to application deployment via cloud storage. Trudy ISP RAN/Proc. ISP RAS, vol. 26, issue 1, 2014, pp. 315-326 (in Russian). DOI: 10.15514/ISPRAS-2014-26(1)-11.
10. Wang X., Chen H. et al. Undefined behavior: what happened to my code? In Proc. of the Asia-Pacific Workshop on Systems, 2012, pp. 1-7.
11. Баев Р.В., Скворцов Л.В., Кудряшов Е.А., Бучацкий Р.А., Жуйков Р.А. Предотвращение уязвимостей, возникающих в результате оптимизации кода с неопределенным поведением. Труды ИСП РАН, том 33, вып. 4, 2021 г., стр. 195-210. DOI: 10.15514/ISPRAS–2021–33(4)–14./ Baev R.V., Skvortsov L.V., Kudryashov E.A., Buchatskiy R.A., Zhuykov R.A. Prevention of vulnerabilities arising from optimization of code with Undefined Behavior. Trudy ISP RAN/Proc. ISP RAS, vol. 33, issue 4, 2021. pp. 195-210 (in Russian). DOI: 10.15514/ISPRAS–2021–33(4)–14.
12. Безопасный компилятор SAFEC. Доступно по ссылке: https://www.ispras.ru/technologies/safecomp/, доступ осуществлён 24.04.2024.
13. Clang: Language Compatibility, Available at: https://clang.llvm.org/compatibility.html, accessed 24.04.2024.
14. ГОСТ Р 71206-2024 «Защита информации. Разработка безопасного программного обеспечения. Безопасный компилятор языков C/C++. Общие требования». М., Российский институт стандартизации, 2024, 20 с.
15. UndefinedBehaviourSanitizer, Available at: https://clang.llvm.org/docs/UndefinedBehaviorSanitizer.html, accessed 24.04.2024.
16. TableGen Overview, Available at: https://llvm.org/docs/TableGen/, accessed 24.04.2024.
17. IEEE 754-2019, Standard for Floating-Point Arithmetic, 2019. pp. 1-84. DOI: 10.1109/IEEESTD.2019.8766229.
18. Missing pointer overflow detection with -fsanitize=pointer-overflow, Available at: https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=82079, accessed 24.04.2024.
19. Alpine Linux, Available at: https://www.alpinelinux.org/, accessed 24.04.2024.
Рецензия
Для цитирования:
ДУНАЕВ П.Д., СИНКЕВИЧ А.А., ГРАНАТ А.М., БАТРАЕВА И.А., МИРОНОВ С.В., ШУГАЛЕЙ Н.Ю. Разработка безопасного компилятора на основе Clang. Труды Института системного программирования РАН. 2024;36(4):27-40. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2024-36(4)-3
For citation:
DUNAEV P.D., SINKEVICH A.A., GRANAT A.M., BATRAEVA I.A., MIRONOV S.V., SHUGALEY N.Yu. Developing a Clang-Based Safe Compiler. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2024;36(4):27-40. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2024-36(4)-3
Послать статью по эл. почте 