Modulare Betriebssysteme
Unser Ziel
Wir bauen ein sicheres Betriebssystem auf Basis einer Mikrokernarchitektur, um die Komplexität zu reduzieren und die Komponentenisolation zu maximieren. Im Sinne des Prinzips der Modularisierung von Hard- und Software besteht unser System aus kleinen Bausteinen, die in einem verteilten Anwendungsfall sicher zusammenarbeiten. Wir entwickeln unser Betriebssystem gemeinsam mit den Gruppen Skalierbare Hardware-Plattformen und Funkkommunikation, um Plattform- und Netzwerksicherheitsprobleme zu lösen. Die Gruppe Modulare Betriebssysteme liefert die wesentlichen Bausteine, aus denen kundenspezifische Systeme für IoT-Anwendungsfälle aufgebaut werden können.
Vom Simulator zur Hardware
Wir arbeiten eng mit dem MPSoC-Team zusammen, um unser Betriebssystem von einem Software-basierten Simulator auf echte Hardware zu bringen. Dazu synthetisieren wir die Hardware-Bausteine des MPSoC in einem FPGA-Chip, was es uns erlaubt das Hardware-Design zu evaluieren und die Interaktion mit unserem Betriebssystem zu testen. Am Ende soll unser Betriebssystem und Anwendungen auf einem echten System-on-Chip laufen.
Kosten versus Sicherheit
Sicherheit hat ihren Preis. Beispielsweise werden zusätzliche Ressourcen benötigt um Komponenten auf verschiedenen Cores ausführen zu können. Wir untersuchen daher wie exklusive und geteilte Nutzung von Ressourcen mit den gleichen Mechanismen ermöglicht werden kann, so dass Systemdesigner in jedem Einzelfall zwischen maximaler Isolation und minimaler Ressourcennutzung wählen können.
Updates und Attestierung von Komponenten
Damit das Gesamtsystem vertrauenswürdig ist, dürfen nur die zum jeweiligen Szenario benötigten Komponenten miteinander kommunizieren und sie müssen sich korrekt verhalten. Um dies sicherzustellen, erforschen wir minimale Hard- und Software-Unterstützung für die sichere Attestierung von Identität und Integrität aller Bausteine. Die Attestierung wird auch benötigt, um Softwareupdates sicher einzuspielen.
Unser Team
Publikationen
Lluís Vilanova, Lina Maudlej, Matthias Hille, Nils Asmussen, Michael Roitzsch, Mark Silberstein; Caladan: A Distributed Meta-OS for Data Center Disaggregation. 10th Workshop on Systems for Post-Moore Architectures (SPMA), April 2020 (PDF)
Nils Asmussen, Michael Roitzsch, Carsten Weinhold; Pluggable Components All The Way Down. 1st International Workshop on Next-Generation Operating Systems for Cyber-Physical Systems (NGOSCPS), April 2019, Montreal, Canada (PDF)
Nils Asmussen, Michael Roitzsch, Hermann Härtig; M3x: Autonomous Accelerators via Context-Enabled Fast-Path Communication. USENIX Annual Technical Conference (ATC), July 2019, Renton, WA, USA (PDF)
Matthias Hille, Nils Asmussen, Pramod Bhatotia, Hermann Härtig; SemperOS: A Distributed Capability System. USENIX Annual Technical Conference (ATC), July 2019, Renton, WA, USA (PDF)
Till Miemietz, Hannes Weisbach, Michael Roitzsch, Hermann Härtig; K2: Work-Constraining Scheduling of NVMe-Attached Storage. 40th IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS), December 2019 (PDF)