1. Secure Scheme Script
Suite (Squad)
~~TOD~~
Shibuya lisp technical talk #7
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2. 自己紹介
• 1974年i4004を使った装置製作でプログラミングを学ぶ
• 1981年K&RのC言語を学ぶ
• 1982年前後でLisp, Prologに興味を持つが挫折する
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• 2010年セキュアなプログラム開発環境が欲しくて調査、
Lispに興味を持ちcampuslispにセキュリティを組み込
んでみる
• 2011年Rubyにセキュリティを組み込もうとして断念し
minischemeにセキュリティを移植する検討を始める
• そして今日、まだSchemeの全てを知らない素人！
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3. Agenda
技術編
SecureなScript言語の必要性
SchemeがSecureであるために
ObjectへのSecurity属性とTypeの追加
定義や設定内容を保持するために
パスワード認証を安全に行うために
認証後の入出力はSecureに
リモート入出力としてのソケット通信
セキュリティ組み込みによる制限
New Syntax & Procedure
既存SyntaxとProcedureの制限
デモ
デモの構成
アクセスコントロール機能と権限確認方法の紹介
ビジネス編
Script言語のすむ世界
Script言語を使ったアプリは何故商売に向かない?
Script言語だから!!!
セキュリティウォーズ
S-quad + Backup-base ⇒ DROID 3

4. SecureなScript言語の必要性
• コンパイル型言語はセキュリティ機能を持つ
• ソース無しでの解析・改ざんは困難
• 脆弱性テストが確立している
• セキュリティ機能組み込みは実装者に依存し強度が不定？
• Script言語はセキュリティが無い
• 起動時に読み込ませるためソースコードが丸見え
• ソースコード解析・改ざんは容易
• 使用中、勝手に関数利用や変数内容変更ができる
• 利用者に楽しいプログラミングの世界を開放している
• 解決策はセキュリティ!
• さて…
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5. SchemeがSecureであるために
• 変数の値を勝手に知られたくない
• 読み出し時には権限を確認する (Eval)
• 変数を勝手に変更されたくない
• 書き込み時には権限を確認する (Mod)
• 関数コードを不用意に見られたくない
• 関数読み出し時には権限を確認する (Eval)
• 関数コードを勝手に変更されたくない
• 関数変更時には権限を確認する (Mod)
• 関数を勝手に実行されたくない
• 関数実行時には権限を確認する (eXec)
• 権限確認用パスワードを他の人見られたくない
• 権限を持つ人が設定できその後は自らも簡単に見れないように
• パスワード認証後は通信も秘密にしたい
• 暗号化通信を行う(Encrypt)
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6. ObjectへのSecurity属性と表記
Type、表現形式の追加
• Object Cell に評価・変更・実行用 ロックフラグを用意
する
• Object Cell に権限確認パスワードとのリンクを張る
• パスワード用途のObjectとしてBlock Type (128
bit) を追加する
• Block Type データを保持するBlock Segment を
追加する
• Block Type の表記にはHexa Decimal と
Base64を用いる
• ファイルバックアップ、相互通信にはBase64エンコード
を利用する
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7. 変数タイプと属性の追加（例）
• /* cell structure */
• struct cell { • #define T_STRING 1 /* 0000000000000001 */
• unsigned short _flag; • #define T_NUMBER 2 /* 0000000000000010 */
• struct cell *_osec; • #define T_SYMBOL 4 /* 0000000000000100 */
• union { • #define T_SYNTAX 8 /* 0000000000001000 */
権限鍵と• struct { • #define T_PROC 16 /* 0000000000010000 */
のリンク • #define T_PAIR 32 /* 0000000000100000 */
• char *_svalue;
• #define T_CLOSURE 64 /* 0000000001000000 */
• short _keynum; • #define T_CONTINUATION 128 /* 0000000010000000 */
• } _string; • #ifdef USE_MACRO
• struct { • #define T_MACRO 256 /* 0000000100000000 */
• short _nb; • #endif
• unsigned short _bver; • #define T_PROMISE 512 /* 0000001000000000 */
128
• #define F_EVALLOCK 1024 /* 0000010000000000 */
Bit• bpointer _pblock;
Block • #define F_MODLOCK 2048 /* 0000100000000000 */
• } _blocks; • #define F_EXECLOCK 4096 /* 0001000000000000 */
• struct { • #define T_BLOCK 8192 /* 0010000000000000 */
• long _ivalue; • #define T_ATOM 16384 /* 0100000000000000 */
• } _number; • #define CLRATOM 49151 /* 1011111111111111 */
• struct { • #define MARK 32768 /* 1000000000000000 */
• #define UNMARK 32767 /* 0111111111111111 */
• struct cell *_car;
• struct cell *_cdr;
• } _cons; Security
Flag
• } _object; Block 7
Type
• };

8. 定義や設定内容を保持するために
• Backup 機能の組み込み
• その時点の状態をScheme式に逆変換し特定のパスワードで保護しファ
イルに保存する
• Resume機能の組み込み
• Backup ファイルは起動時に自動読み込みしScheme を初期化する
• セキュアな関数定義
• 関数定義では使用する関数・変数が持つセキュリティ属性を確認しそれ
らが前もって認証済みであるか確認する
• 操作権限委譲
• 定義済みの関数はその関数が利用する関数・変数のセキュリティ属性
かかわらず評価、実行できる
• 削除機能の追加
• 定義済み関数・変数を未定義化する構文undef を追加
• アクセスコントロール
• 評価・実行時はそのSymbolのセキュリティ制限にしたがう
• Shutdown時の考慮
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• 終了時は内部状態を暗号化しBackupする

9. パスワード認証を安全に行うために
• 乱数を用いたパスワード交換
• 乱数をパスワードで暗号化し相互に交換するアルゴリズムを用
いて平文のパスワード交換を無くす
• モジュール分割した認証
• パスワード保持プログラムを他のモジュールに用意しパスワード
チャレンジに対しレスポンスを確認し認証する
• 認証リスト
• 複数同時認証を可能とし認証済みのObject は認証リストに登
録しObject利用時にスキャンし確認する
• 認証切り替え
• 認証を切り替えるには今までの認証記録の消去がされ、新たに
認証リストが作成される
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10. 認証後の入出力はSecureに
• ローカル入出力
• キーボードを用いた入力は利用環境をセキュアーにする前提で平
文による入出力
• リモート入出力
• リモート入出力のポートの組み込みで外部からの指示を受け付け
る
• リモートポートからのキーボード入力に対しては通信を暗号化する
• パスワード認証時に交換する乱数をセッション鍵として利用する
• 通信パケットにカウンターを組み込みリトライ攻撃を防止する
• 通信入力データを復号し結果を同じセッション鍵で暗号化し返信
する
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11. リモート入出力としてのソケット通信
機能を組み込む
• モジュール間通信
• ローカル入出力からソケットを介し他のモジュールと通信する機
能を持つ
• リモート制御
• リモートプログラムはスクリプトをソケットを介して送信し結果を受
信する
• 認証パスワードを保持し乱数を用いたチャレンジパケットを生成
送信しレスポンスを解析する（外部認証）
• 相手からのチャレンジパケットを受信し乱数を用いたレスポンス
パケットを生成し送信する（内部認証）
• 相互に認証が成功した以降の全ての通信は暗号化するモードと
なる
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12. セキュリティ組み込みによる制限
• 暗号通信機能の追加
• 認証後はデータをセッション鍵で暗号化しその結果を印刷可能な
コードBase64に変換し送信する
• 受信したコードをBase64で逆変換し、その後セッション鍵で復
号してデータを得る
• 組み込み関数動作制限
• セキュリティフラグが設定されているObjectの利用には認証が
必要
• 関数定義で組み込む関数・変数は前もって定義され認証済みで
あること
• 定義済み関数の利用時はその関数に組み込まれた関数・変数
の認証を再度必要せず、定義関数に設定されたセキュリティ属
性のみに従う
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13. New Syntax & Procedure 1
• backup
• define した関数と変数も含めた最新の内部表現を外部表現に
変換してバックアップ
• undef
• Define した関数・変数を削除する
• setsym
• Symbol にセキュリティフラグ(EMX)と認証鍵をセットする
• reqsym
• セットされたObjectのセキュリティフラグ(EMX)確認
• auth1
• 相互認証Pass 1
• auth2
• 相互認証Pass 2
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14. New Syntax & Procedure 2
• ex-auth1
• 外部モジュールとの相互認証 Pass 1 (auth1の生成送信)
• ex-auth2
• 外部モジュールとの相互認証 Pass 2 (auth2の生成送信)
• start-minion
• モジュールへの外部制御を許可する
• conn-minion
• 外部モジュールに接続する
• req-minion
• 外部モジュールとの通信
• 状態確認関数
• auth-mode, get-minion
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15. 既存SyntaxとProcedureへ
の制限
• define
• 引数は定義済みであり且つセキュリティフラグを確認し認証済み
であることが続行条件
• eval
• 引数にTLO*が有ればそのセキュリティフラグを確認し認証済み
であることが続行条件(Closureは除く)
• apply
• TLO*のセキュリティフラグを確認し認証済みであることが評価
続行の条件
• set!, set-car!, set-cdr!,
• TLO*のセキュリティフラグを確認し認証済みであることが変更
実行の条件
*TOL: Top Level Object 15

16. 相互認証方式の例
_ra _rb 0101……….80
0101……….80
a ENC ENC a’
ENC ENC
M1 M3 ENC b’’
b ENC
_key DEC DEC _key
ENC ENC
M4 M2
認証アルゴリズム 1 認証アルゴリズム 2
DEC DEC
_ra == _ra1 _rb1 _ra1 _rb1 _ra1 16
_rb == _rb1

17. デモの構成
ninja
Display
xxx2
.escm
Ninja2
KB ninja ninja
ninja
xxx1 xxx4
.escm .escm
Ninja1 Ninja3
xxx3
.escm 17
Ninja4

18. Demonstration
Bug still alive
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19. Script言語のすむ世界（私見）
• Script言語は脇役であり主役になれない
• チョイ作りにはとても便利だがしっかり作るときはCompilerで
高速化
• ユーザーに機能の部分開放目的で他のソフトにバインドされる
• Scriptその物の販売では商売にならない
• 高級言語の上に位置する上級言語
• Compilerで組み込まれた上級言語
• 要求仕様作成言語?
• テスト仕様作成言語?
• 住んでいる世界は
• SIの道具として机の中、思考訓練用途で頭の中、実行アプリの
ポケットの中、暗いQAテスト機の中、解説書の本の中
• 将来も安泰か?
• CompilerがVMと結託して攻めて来る
• 自分を守れれば生きながらえると信じよう! 19

20. Script言語を使ったアプリは何
故商売に向かない?
• ソフトの知的財産権が守れない
• 複製検出が出来ない
• 勝手に機能追加できてしまう
• サポートが出来ない
• トレーサビリティ機能を組み込む事が難しい
• ソースコードの勝手な変更によるトラブルのサポートが出来ない
• 単一個別要求に向くので
• 趣味の世界
• プロトタイプモデルの開発
• 検査機のテストスクリプト
• ビジネスにするとしたら
• やっぱり解説書でアカデミックに！
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21. Script言語だから!!!
• ライブラリー化されやすく教育に便利
• Script言語で作成した実行プログラムは可読性が高く、再利用が容易
で、ライブラリー化され易く、先人の知恵を学べる
• 柔軟な機能修正
• REPL構造により、組み込んだ定義を更に評価対象として修正定義出
来る事が大きな特徴
• 柔軟性の裏返し
• Script言語の実行プログラムが編集可能なため脆弱性が生まれてし
まうが、実行プログラムへのアクセスコントロール機能が組み込まれると
その弱点は消えていく
• 脆弱性対策
• 一度組み込んだScriptが実行モジュールとして一体と成りScriptの再
読み込みを必要としない構成であれば、Compiler言語による実行モ
ジュールと秘匿性に対する相違が無くなりScript言語の良さが際立っ
てくる
• 便利で安心に
• アクセスコントロール機能の活性化をフィールドで行うなどの柔軟性が
組み込こめるのはScript言語の特権である 21

22. レイヤー構造とロールの違い
Edit Compile
Application
Programmer Applimenter
Test
Squad
Upload
Applet Script Application
+
Implementer
Virtual Machine Squad =
Applimenter
Operating System
Device Driver
Hardware
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23. Squad Applications
Sq-Scheme Sq-Java/Scheme Sq-Ruby Sq-Python
IC
Card
Sq-Scheme
Sq-Scheme
Sq-Scheme
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24. S-quad + Backup-base
⇒ DROID
• シナリオを分解し、スクリプトとしてアクターに表
現させ、劇を完成させる静的な世界から飛び出し、
• アクターはスクリプトを読み込み租借して進化す
る知能を持つものとし、
• ダイナミックなネットワーク構築と階層化で集団と
して進化を可能とさせる
• Droid Epic Compile を目指す
Dynamically React-able Object by the Internet Device
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25. Droid Scheme Net
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26. ご清聴有難うございました
門外漢の視点でした
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