An Analyzable, Resilient, Embedded Real-Time Operating System Design

Das ASTEROID Projekt ist ein Gemeinschaftsprojekt von der Professur Betriebssysteme (TU Dresden) und dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze (IDA) im Rahmen des DFG Schwerpunktprograms 1500.

Eingebettete Systeme sind aus unserer Umwelt nicht mehr wegzudenken und wir vertrauen ihnen, trotz der Existenz von Fehlern korrekt zu arbeiten.  In sicherheits-kritischen Anwendungen, wie beispielsweise im Automobilbereich, wird dies hauptsächlich dadurch gewährleistet, dass kritische Funktionen in vom Rest des Systems isolierten Komponenten implementiert werden.

Im Gegensatz dazu werden zukünftige Prozessoren sicherheits-kritische und unkritische Anwendungen auf Mehrkern-Prozessoren ausführen. An dieser  Stelle wird das Betriebssystem (OS) die Aufgabe übernehmen, die Bedürfnisse der einzelnen Anwendungen zu erfüllen und die korrekte Ausführung der kritischen Funktionen zu garantieren.

Das OS enthält eine Menge von Kern-Funktionen, welche sich auf die fehlerfreie Funktion der darunter liegenden Hardware (HW) verlassen. Ist diese Annahme verletzt, breiten sich  Fehler schnell und unkorrigierbar durch das System aus. Andere Teile des OS wiederum können Fehler erkennen und sie selbständig beheben.

Im Projekt geht es darum, Hardware- und Software-Mechanismen zu untersuchen, die es ermöglichen, auf einem potenziell Fehlerhaften Vielkern-System die für sicherheitskritische Anwendungen nötigen Anforderungen zu gewährleisten.  Dazu muss (1) die kritische OS-Funktionalität identifiziert werden, (2) die zur Absicherung notwendige Hard- und Software minimiert werden, (3) system-übergreifende Mechanismen zur Gewährleistung der Integrität definiert werden, die einer formalen Analyse standhalten und (4) die unterliegende Hardware mit den notwendigen Mechanismen zur  Fehlererkennung und -behebung versehen werden.

Dies wird im Projekt auf Basis des L4-Mikrokerns und unter Berücksichtigung der Sicherheitsnorm IEC61508 umgesetzt.

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