整理 | 屠敏
Rust 這兩年在大廠的追捧下，憑藉著出色的記憶體效率、速度與安全性，開始爆火。現如今，這把「火」直接燒到了誕生了 40 餘載的 Windows 身上！
不久之前，微軟企業和作業系統安全副總裁 David Weston 在以色列 Blue Hat IL 2023 安全大會上透露，微軟將效仿 Linux，用 Rust 重寫部分 Windows 核心。
「我們正處於在 Windows 中用 Rust 爬行、行走、運行的階段」， David Weston 說道。「我們談論的是地球上最複雜的工程產品之一。但我們的目標是為了提高安全性……因此，你將在未來幾周或幾個月內看到 Windows 核心中使用 Rust 編寫，這真的很酷。這裡的基本目標是將這些內部 C++ 資料類型中轉換為 Rust 等價物。」
這不，微軟的確兌現了承諾，短短兩週之後，有訊息傳出最新的 Windows 11 Insider Preview 版本是第一個包含 Rust 程式碼的版本。
「如果你在 Windows 11 Insider ring 上，那麼將首次感受到 Rust 在 Windows 核心中帶來的魔力。」
Rust 已重寫了 Windows 核心中的 36,000 行程式碼
當然，透露出最新訊息的人，不是別人，而是頗有話語權的 Azure CTO Mark Russinovich。
這也不禁讓我們想起去年 9 月，Mark Russinovich在其個人Twitter賬號發表動態稱是時候停止使用 C/C++啟動任何新項目，並建議在需要使用 noc-GC 語言的場景下使用 Rust 程式語言。
如今在微軟 Windows 核心宣佈採取 Rust 重寫之際，Mark Russinovich 便迫不及待地在第一時間與外界分享最新進度，難掩其對 Rust 語言的支持以及對 C/C++ 的嫌棄之情。
雖說 Mark Russinovich 的個人立場並不能代表企業對外的觀點，但是微軟對 Rust 的態度早已對外袒露。
早在 2019 年，便有外媒報道，微軟正在嘗試用 Rust 重寫 Windows 底層元件，旨在移除不安全的程式碼。
當前，據微軟企業和作業系統安全副總裁 David Weston 在安全大會上分享，微軟已經用 Rust 重寫了 Windows 核心中的 36,000 行程式碼。
更早些時候，微軟用 Rust 重寫了 DirectWrite Core 庫的概念驗證，它是 Windows 的 DWrite 引擎的 Windows App SDK 實現，用於文字分析、佈局和渲染。當下，DWriteCore 包含了大約 152,000 行 Rust 程式碼和 96,000 行 C++ 程式碼。
Weston 還指出，「Windows 核心中現在有一個用 Rust 編寫的系統調用。」
為什麼要選擇 Rust？
微軟之所以想要逐漸摒棄 C/C++ 而擁抱 Rust，根據 Weston 的說法，Rust 程式碼比當前的 C++ 程式碼更容易編寫和理解，也更安全。
對於那些不熟悉的人來說，Rust 是一種現代的類 C 程式語言，受到開發人員的喜愛，因為它強制創建安全的本地程式碼，而沒有託管語言的開銷。
實際上，Rust 與 C 和 C++ 等語言的性能相當，同時更易於調試和維護，而且最重要的是在記憶體安全方面幾乎打遍天下無敵手。
一直以來，記憶體安全的漏洞是多個企業與開發者頗為頭疼的難題。
此前，CSDN 也報道過，根據長期關注記憶體漏洞的開發者 @LazyFishBarrel 的統計，蘋果公司的 iOS 和 macOS 系統中 60%-70% 的漏洞是記憶體安全漏洞。
微軟在 2019 年的一次會議上透露，從 2006 年到 2018 年，其發現的 70% 的漏洞都是因記憶體安全問題造成的。
據 Google 估計，Chrome 中存在了類似比例的記憶體安全漏洞，另外 90% 的 Android 系統漏洞也都是記憶體安全問題。
針對這一問題，美國國家安全局（NSA）在去年也曾發佈指南，鼓勵多個組織將程式語言從 C/C++ 轉為使用記憶體安全的語言，如 C#、Rust、Go、Java、Ruby 和 Swift。
NSA 認為，駭客極有可能會利用程式碼中管理不善的記憶體漏洞，而這種漏洞在程式設計師使用靈活性更高的程式語言時更容易出現。NSA 網路安全技術總監 Neal Ziring 表示，在開發消除此類漏洞的軟體時，必須始終使用記憶體安全語言和其他保護措施。
微軟現如今用 Rust 重寫部分 Windows 核心程式碼，也是在為核心安全而考慮。
因為核心是計算機作業系統的核心部分，對整個系統的運作至關重要。
同時，它也是電腦開機後最先啟動的東西之一，然後它就永久地存在於記憶體中，充當計算機應用程序和硬體之間的媒介。
如果一個攻擊者成功地破壞了核心，他們就可以完全控制運行核心的設備，這無疑是最糟糕的結果。
此外，這些問題不僅僅在 Windows 系統上會出現，MacOS、Linux 等系統也同樣存在這樣的問題。
核心漏洞的很大一部分集中在記憶體管理上。傳統來看，最流行的核心編碼語言是 C 和 C++，這兩種語言雖然提供了出色的性能和不錯的靈活性，但是一旦涉及到安全問題時，就沒那麼有用了。
因此，一旦有心懷不軌的人想要發起網路攻擊，記憶體將會成為重災區。往往記憶體的缺陷或者 Bug 又會極易被利用，也會存在諸多的惡意程式碼。
對此，FaceTime 安全實驗室前研究總監 Christopher Boyd 在一篇部落格中進一步分析表示，記憶體的一個重要部分是可怕的緩衝區溢出攻擊，該攻擊自 1970 年代以來一直存在。這是指寫入緩衝區的資料溢出並覆蓋了附近的記憶體。當系統的記憶體以這種方式被篡改時，就會導致各種形式的利用。
儘管很多企業一直強調讓程式設計師編寫更安全的程式碼，改進底層語言，並採取 Windows 地址空間佈局隨機化（ASLR）等緩解措施，然而，緩衝區溢出仍然是一個巨大的問題。
Christopher Boyd 表示，要想徹底根除這些問題的唯一方法就是，從 C 和 C++ 轉到像 Rust 這樣可以自動管理記憶體的記憶體安全語言。
而且這一方法已經被很多企業採用了，譬如 2021 年，Android 系統開始支持 Rust 開發作業系統，導致該平臺的記憶體安全漏洞大幅下降。
如今微軟在用 Rust 語言改進 Windows 11 核心，並添加了 36000 行核心程式碼時，據 The Register 報道，初步性能測試沒有看到 Rust 化的核心對性能造成降低。
Rust 取代不了 C/C++ 已在 Windows 核心中 40 年的工作
當然，微軟不僅僅是用 Rust 改寫 Windows 核心，也將引入其 Pluton 安全處理器。
當 Weston 在安全大會上說到 Pluton 時，他表示，”我們正朝著使用 Rust 的記憶體安全語言的方向發展。我們還沒有達到這個目標，但我們正在努力……可信計算基地的記憶體安全問題是真實存在的，而且可以說是最令人痛苦的問題，不僅是因為如果 TPM 被破壞，[駭客]有可能接觸到各種東西，而且當 TPM 必須更新時，它們有一個重置狀態，對使用者來說是非常痛苦的。有 Rust 的存在是超級關鍵的”。
不過，需要注意的是，微軟不會做的是用 Rust 替換核心中 C/C++ 的整個「40 年工作」。為此，Weston 解釋道，「雖然我們（微軟）喜歡 Rust，但我們需要一種策略，其中還包括保護更多的本地程式碼。」
Rust 是否真的能夠如願保證安全性？
最後，毫無疑問的是，Rust 的引入必將會讓 Windows 在記憶體安全方面取得不錯的進展。
就像在 2022 年底，Linux-6.1 首次引入 Rust 語言作為核心模組的開發語言，形成了 Rust for Linux 項目那樣，讓 Rust 成為 C 語言之後的第二語言。對此，開發者也期望在引入 Rust 語言後，在核心程式碼抽象和跨平臺方面能做得比 C 更有效，且會提升核心程式碼質量，有效減少記憶體和多執行緒併發缺陷 。
針對如今 Windows 核心採用 Rust 改寫，不少網友紛紛押注：
Rust 是超越 C/C++ 的前進之路。
數十年的漏洞已經證明在使用 C/C++ 時防止記憶體破壞的 Bug 是多麼困難。雖然像 C# 或 Java 等垃圾回收語言已證明對這些問題更具彈性，但在某些情況下它們無法使用。對於這種情況，我們押注 Rust 將作為 C/C++ 的替代品。Rust 是一種現代語言，旨在與高性能 C/C++ 競爭，但語言中內建了記憶體安全和執行緒安全保證。雖然我們無法在一夜之間用 Rust 重寫所有內容，但我們已經在 Azure 基礎設施的一些最關鍵元件中採用了 Rust。我們預計，隨著時間的推移，Rust 的採用率將大幅提高。
不過，也有網友表示：「在 Javascript/Web 生態系統工作多年後，我在過去的幾年中也一直在全職使用 Rust。我不能說它與 C++ 相比如何，但我在 Rust 中的生產力仍然遠遠低於我在 Typecript 中的生產力。我在生產系統中使用 Rust，但在 Typescript 中做原型。」
生產力和安全性究竟該如何平衡，對此，你是否用過 Rust？在生產環境中使用 Rust 是種怎樣的體驗，是否會減少記憶體漏洞的發生呢？歡迎留言分享你的看法。
參考：
https://www.thurrott.com/windows/windows-11/282995/first-rust-code-shows-up-in-the-windows-11-kernel
https://www.malwarebytes.com/blog/news/2023/05/microsoft-introduces-rust-into-kernel-in-windows-11
https://news.ycombinator.com/item?id=35924008
https://www.theregister.com/2023/04/27/microsoft_windows_rust/
