Split early startup code out of locore.S into locore0.S. Adjust link
authorvisa <visa@openbsd.org>
Thu, 8 Jun 2017 11:44:00 +0000 (11:44 +0000)
committervisa <visa@openbsd.org>
Thu, 8 Jun 2017 11:44:00 +0000 (11:44 +0000)
run so that this locore0.o is always at the start of the executable.
But randomize the link order of all other .o files in the kernel, so
that their exec/rodata/data/bss segments land all over the place.

Late during kernel boot, smash the startup code with traps so that
it does not point to the other randomly placed code.  It has be smashed,
because loongson runs in the kseg0 space.

As a result, the internal layout of every newly build bsd kernel is
different from past kernels.  Internal relative offsets are not known
to an outside attacker.

Ramdisk kernels cannot be compiled like this, because they are gzip'd.
When the internal pointer references change, the compression dictionary
bloats and results in poorer compression.

sys/arch/loongson/conf/Makefile.loongson
sys/arch/loongson/conf/files.loongson
sys/arch/loongson/loongson/autoconf.c
sys/arch/loongson/loongson/locore.S
sys/arch/loongson/loongson/locore0.S [new file with mode: 0644]

index 450c206..306d4e2 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-#      $OpenBSD: Makefile.loongson,v 1.56 2017/06/05 12:43:59 deraadt Exp $
+#      $OpenBSD: Makefile.loongson,v 1.57 2017/06/08 11:44:00 visa Exp $
 
 # For instructions on building kernels consult the config(8) and options(4)
 # manual pages.
@@ -36,9 +36,13 @@ CWARNFLAGS=  -Werror -Wall -Wimplicit-function-declaration \
 
 CMACHFLAGS=    -mno-abicalls ${ABI} -msoft-float -Wa,-mfix-loongson2f-btb -G 0
 CMACHFLAGS+=   -ffreestanding ${NOPIE_FLAGS}
+SORTR=         sort -R
 .if ${IDENT:M-DNO_PROPOLICE}
 CMACHFLAGS+=   -fno-stack-protector
 .endif
+.if ${IDENT:M-DSMALL_KERNEL}
+SORTR=         cat
+.endif
 
 DEBUG?=                -g
 COPTS?=                -O2
@@ -72,13 +76,14 @@ NORMAL_S=   ${CC} ${AFLAGS} ${CPPFLAGS} -c $<
 #      ${SYSTEM_LD_HEAD}
 #      ${SYSTEM_LD} swapxxx.o
 #      ${SYSTEM_LD_TAIL}
-SYSTEM_HEAD=   locore.o param.o ioconf.o
-SYSTEM_OBJ=    ${SYSTEM_HEAD} ${OBJS}
+SYSTEM_HEAD=   locore0.o gap.o
+SYSTEM_OBJ=    ${SYSTEM_HEAD} ${OBJS} param.o ioconf.o
 SYSTEM_DEP=    Makefile ${SYSTEM_OBJ} ld.script
 SYSTEM_LD_HEAD=        @rm -f $@
 SYSTEM_LD=     @echo ${LD} ${LINKFLAGS} -o $@ '$${SYSTEM_HEAD} vers.o $${OBJS}'; \
                umask 007; \
-               ${LD} ${LINKFLAGS} -o $@ ${SYSTEM_HEAD} vers.o ${OBJS}
+               echo ${OBJS} param.o ioconf.o vers.o | tr " " "\n" | ${SORTR} > lorder; \
+               ${LD} ${LINKFLAGS} -o $@ ${SYSTEM_HEAD} `cat lorder`
 SYSTEM_LD_TAIL=        @${SIZE} $@
 
 .if ${DEBUG} == "-g"
@@ -125,8 +130,15 @@ vers.o: ${SYSTEM_DEP} ${SYSTEM_SWAP_DEP}
        sh $S/conf/newvers.sh
        ${CC} ${CFLAGS} ${CPPFLAGS} ${PROF} -c vers.c
 
+gap.S: ${SYSTEM_SWAP_DEP} Makefile $S/conf/makegap.sh
+       umask 007; sh $S/conf/makegap.sh 0xef > gap.S
+
+gap.o: gap.S
+       umask 007; ${CC} ${AFLAGS} ${CPPFLAGS} ${PROF} -c gap.S
+
 clean:
-       rm -f *bsd *bsd.gdb *.[dio] [a-z]*.s assym.* ${DB_STRUCTINFO} param.c
+       rm -f *bsd *bsd.gdb *.[dio] [a-z]*.s assym.* ${DB_STRUCTINFO} \
+           gap.S lorder param.c
 
 cleandir: clean
        rm -f Makefile *.h ioconf.c options machine ${_mach} vers.c
@@ -142,8 +154,8 @@ db_structinfo.h: $S/ddb/db_structinfo.c $S/ddb/parse_structinfo.pl
        objdump -g db_structinfo.o | perl $S/ddb/parse_structinfo.pl > $@
        rm -f db_structinfo.o
 
-locore.o: ${_machdir}/${_mach}/locore.S assym.h
-context.o cp0access.o exception.o: assym.h
+locore0.o: ${_machdir}/${_mach}/locore0.S assym.h
+context.o cp0access.o exception.o locore.o: assym.h
 lcore_access.o lcore_ddb.o lcore_float.o tlbhandler.o: assym.h
 pmon32.o: assym.h
 
index f647efb..c28f4b5 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-#      $OpenBSD: files.loongson,v 1.24 2016/11/17 14:41:21 visa Exp $
+#      $OpenBSD: files.loongson,v 1.25 2017/06/08 11:44:00 visa Exp $
 
 # Standard stanzas config(8) can't run without
 maxpartitions 16
@@ -21,6 +21,7 @@ file  arch/loongson/loongson/gdium_machdep.c          cpu_loongson2
 file   arch/loongson/loongson/generic2e_machdep.c      cpu_loongson2
 file   arch/loongson/loongson/generic3a_machdep.c      cpu_loongson3
 file   arch/loongson/loongson/isa_machdep.c            isa
+file   arch/loongson/loongson/locore.S
 file   arch/loongson/loongson/loongson2_machdep.c
 file   arch/loongson/loongson/loongson3_intr.c         cpu_loongson3
 file   arch/loongson/loongson/loongson3_machdep.c      cpu_loongson3
index 40ea638..00755ee 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/*     $OpenBSD: autoconf.c,v 1.6 2013/06/02 21:46:04 pirofti Exp $    */
+/*     $OpenBSD: autoconf.c,v 1.7 2017/06/08 11:44:00 visa Exp $       */
 /*
  * Copyright (c) 2009 Miodrag Vallat.
  *
@@ -34,6 +34,17 @@ enum devclass bootdev_class = DV_DULL;
 
 extern char pmon_bootp[];
 
+void
+unmap_startup(void)
+{
+       extern uint32_t kernel_text[], endboot[];
+       uint32_t *word = kernel_text;
+
+       /* Cannot unmap kseg0; smash with trap. */
+       while (word < endboot)
+               *word++ = 0x00000034u;  /* TEQ zero, zero */
+}
+
 void
 cpu_configure(void)
 {
@@ -42,6 +53,8 @@ cpu_configure(void)
        softintr_init();
        (void)config_rootfound("mainbus", NULL);
 
+       unmap_startup();
+
        splinit();
        cold = 0;
 }
index 8fde8bf..481235e 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/*     $OpenBSD: locore.S,v 1.7 2017/01/19 15:09:04 visa Exp $ */
+/*     $OpenBSD: locore.S,v 1.8 2017/06/08 11:44:00 visa Exp $ */
 
 /*
  * Copyright (c) 2001-2004 Opsycon AB  (www.opsycon.se / www.opsycon.com)
 
        .set    noreorder               # Noreorder is default style!
 
-       .globl  start
-       .globl  kernel_text
-kernel_text = start
-start:
+       .globl  locore_start
+       .ent    locore_start, 0
+locore_start:
        mfc0    v0, COP_0_STATUS_REG
        li      v1, ~SR_INT_ENAB
        and     v0, v1
@@ -74,6 +73,7 @@ start:
        PTR_L   sp, 0(sp)
        jr      ra
        nop
+       .end    locore_start
 
 #ifdef HIBERNATE
 
diff --git a/sys/arch/loongson/loongson/locore0.S b/sys/arch/loongson/loongson/locore0.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7f2f381
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,43 @@
+/*     $OpenBSD: locore0.S,v 1.1 2017/06/08 11:44:00 visa Exp $        */
+
+/*
+ * Copyright (c) 2001-2004 Opsycon AB  (www.opsycon.se / www.opsycon.com)
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+ * modification, are permitted provided that the following conditions
+ * are met:
+ * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+ * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS
+ * OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED
+ * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
+ * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY
+ * DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
+ * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
+ * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
+ * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
+ * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
+ * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
+ * SUCH DAMAGE.
+ *
+ */
+
+#include <machine/param.h>
+#include <machine/asm.h>
+
+#include "assym.h"
+
+       .set    noreorder               # Noreorder is default style!
+
+       .globl  kernel_text
+       .globl  start
+       .ent    start, 0
+kernel_text = start
+start:
+       j       locore_start
+       nop
+       .end    start