证明携带代码：自动化安全策略验证与结合分析

"证明携带代码：验证条件生成与安全策略的自动验证" 本文主要探讨了证明携带代码（Proof-Carrying Code, PCC）的概念，这是一种确保代码安全性的方法，允许代码生产者附带机器可检查的证明，以保证代码在消费端的安全执行。PCC系统的关键组件包括验证条件生成器（Verification Condition Generator, VCG）、注释和证明器。在早期的PCC系统中，VCG需要生成易于证明和检查的验证条件，但其复杂性可能导致难以理解和信任。为了克服这个问题，基本的证明携带码要求验证条件直接反映程序的安全属性，从而减少了对VCG的依赖，但这通常会产生复杂的证明对象。 文章提到了一种系统架构（见图1），其中包含了编译器、证明器、分析仪和注释。编译器生成代码，证明器处理证明，而分析仪则可能包括不同的程序分析技术，如类型分析器和间隔分析。分析仪产生的注释用于补充程序的安全信息，这些注释需要被验证。类型分析器可以提供关于类型安全的证明，而间隔分析可能有助于确保程序的内存安全性。这些注释可以通过VCG生成的验证条件进行组合和递增验证，且新的注释可以用已验证的旧注释作为可信事实来支持。 安全策略是PCC的核心，它们定义了代码执行时应满足的安全要求。例如，类型安全、正确的指令解码以及程序计数器的有效范围等。尽管直接表示这些安全属性可能导致高阶逻辑的使用，使得自动证明生成变得复杂，但对于特定策略，如类型系统，仍可以从其复杂性中提取证明。 作者们特别指出，开放验证器（Open Verifiers）代表了一种折衷方案，它们在基础和经典PCC之间寻求平衡，可能允许更多的自动化，同时保持证明的可理解性和有效性。整个系统的可信度取决于最小化不受信任的组件，并确保所有组件，包括VCG和分析器，在形式化验证工具如Isabelle/HOL中进行形式化和验证，以提高整个系统的可靠性。 证明携带代码提供了一种强大的工具，用于确保软件的安全性，通过形式化的方法验证代码和其伴随的证明。这一领域的工作旨在简化验证过程，增强证明的可信任度，同时提高自动化的程度，以便更有效地处理复杂的安全策略。