基于自动化推理与差分测试构建Cedar语言

本文详细介绍了如何通过Dafny形式化验证与差分随机测试构建Cedar授权策略语言,确保其满足显式许可和禁止优先等核心安全属性,并分享了在验证过程中发现的关键性Bug案例。

Cedar语言开发中的验证引导方法

Cedar是一种新型授权策略语言,被某中心的验证权限服务采用。该语言允许开发者编写细粒度权限策略,应用程序通过调用Cedar授权引擎进行访问决策。策略与应用程序代码分离,支持独立编写、更新和分析。

核心安全属性

Cedar授权算法设计遵循两个关键原则:

  1. 显式许可:仅通过明确的permit策略授予权限
  2. 禁止优先:任何forbid策略都会覆盖permit策略

通过Dafny验证感知编程语言建立形式化模型,成功证明了这些属性。例如以下错误实现会被Dafny检测:

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function method isAuthorized(): Response { // 错误版本
    if 存在禁止策略 then 
        返回拒绝
    else
        返回允许 // 此处违反显式许可原则
}

修正后的逻辑要求必须同时满足"无禁止策略"和"存在许可策略"才会允许访问。

差分随机测试(DRT)

建立生产级Rust实现与Dafny模型的一致性验证机制:

  • 使用cargo fuzz框架生成数百万测试用例
  • 设计策略-请求-数据的关联生成器提升覆盖率
  • 每晚执行6小时测试,累计完成1亿次验证

通过DRT发现的重要问题包括:

  1. IP地址解析库的边界条件缺陷
  2. 策略解析器的隐式逻辑错误
  3. 应用数据命名空间处理异常

验证成果

Dafny模型相比Rust实现具有显著优势:

  • 代码量减少83%(仅1/6的代码行数)
  • 验证了验证器的可靠性:通过验证的策略不会触发特定错误类
  • 作为权威参考文档辅助开发者理解

完整的形式化模型与测试代码已在GitHub开源。该方法已成功应用于某中心的多项云安全服务。

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