Компьютерра PDA N117 (25.06.2011-01.07.2011)

В принципе идея Рутковски была неоригинальна. Параллельно с ней к подобному решению пришла команда разработчиков из (ну надо же!) того же Microsoft Research, представив в 2006 году совместно с исследователями из мичиганского университета на симпозиуме по приватности и безопасности IEEE руткит-технологию SubVirt.

Руткиты класса Blue Pill и SubVirt, использующие идею аппаратно реализованной скрытой виртуальной машины, отнесли к новому классу, названному Hypervisor level rootkits. Так благая идея аппаратной поддержки виртуализации, предложенная разработчиками процессоров, была использована для далеко не благих целей.

К слову сказать, майкрософтовская разработка SubVirt имела сугубо исследовательский характер. Её целью была демонстрация возможностей руткитов hypervisor level. В отличие от неё, Blue Pill Рутковски был крепко сбит и вполне приспособлен для повседневного использования.

Только применять его в зловредных целях Джоанна не планировала. Вместо этого она создала консалтинговую компанию по безопасности компьютерных систем с красноречивым названием The Invisible Things Lab и в рамках одного из проектов приступила к разработке операционной системы на основе решений Blue Pill.

Qubes OS изнутри

Новое творение Рутковски было названо Qubes OS. Так же как сертифицированные системы и системы на основе управляемого выполнения кода, Qubes OS относится к классу доверенных операционных систем (trusted OS). Это означает, что её пользователь может трудиться, не волнуясь о проблемах с криво написанными драйверами, плагинами браузеров, прячущими вредоносный код, и уязвимостями в ядре операционной системы.

Только в отличие от систем первых двух типов, дотошно исследующих на легитимность работающий в их рамках код, Qubes OS допускает использование любого, даже потенциально опасного кода. Почему? Потому, что так же, как и в Blue Pill, этот код будет выполняться внутри виртуальной машины. И если уж он навредит, то только ей. Ну а перезапустить с обнулёнными параметрами рухнувшую виртуальную машину проще простого.

Формально проект Qubes OS относится к решениям с открытыми исходниками и базируется на Linux. Это означает, что в рамках Qubes OS можно запускать массу написанных для Linux программ и использовать большинство совместимых с Linux драйверов устройств.

Архитектура Qubes OS базируется на гипервизоре виртуальных машин Xen - свободном проекте компании Citrix System, которая приобрела его у разработчика - кембриджского профессора Йена Пратта. Гипервизор Xen относится к системам виртуализации "на железе" (bare-metal) и не требует дополнительной прослойки в виде какой-либо операционной системы. За счёт прямой работы с аппаратурой Xen является весьма нетребовательным к ресурсам, что даёт возможность создавать множество высокопроизводительных виртуальных машин. Множество хостингов, облачных сервисов и виртуальных приватных серверов, которыми мы пользуемся, работают на базе виртуализации Xen.

Гипервизор Xen устроен очень просто. Базируясь на спецификации IOMMU, обеспечивающей прямое подключение шин ввода-вывода к оперативной памяти, реализованных в процессорах разных производителей, Xen устанавливается на компьютер вместо операционной системы. Его задача - управление работой виртуальных машин и их обращениями к "железу". Поверх Xen работает множество виртуальных машин, которые в его терминах именуются доменами (domain). Один из доменов (Domain0 или Dom0) считается привилегированным и предназначен для контролируемого прямого доступа к аппаратуре и управления запросами операционных систем, работающих в других виртуальных машинах. Остальные домены называются пользовательскими (DomainU), и именно в них размещаются гостевые операционные системы.

Архитектура Qubes проста: гипервизор Xen и куча цветных виртуальных машин

Создавая Qubes OS, Рутковски фактически ничего не меняла в архитектуре Xen. Она просто создала виртуальные машины двух классов. Первый - системные виртуальные машины, в которых работают сетевые компоненты Qubes OS, а также домен-хранилище (Storage Domain), содержащий в зашифрованном виде образы остальных виртуальных машин. Главный системный домен Xen (Dom0) содержит специально модифицированную графическую среду X Window, к которой реализован защищённый графический интерфейс пользователя. Работая с Qubes OS, пользователь видит рабочий стол именно домена Dom0.

Второй класс виртуальных машин Qubes OS - прикладные виртуальные машины (AppVM), содержащие образы операционной системы Linux. Именно в их рамках можно устанавливать и запускать любые программы.

Главная идея Qubes OS заключается в том, что разные программы можно запускать в разных виртуальных машинах. Например, все программы, связанные с интернетом, можно вынести в "зелёную" (green) виртуальную машину, программы обработки документов установить в "жёлтой" (yellow) машине, а всё для работы с кредитными картами и прочей важной и секретной информацией вынести в "красную" (red) машину.

Окна разных виртуальных машин в Qubes OS окрашены в разные цвета