Identisches Build-System

Die wichtigste Grundvoraussetzung für reproduzierbare Builds liegt in der akribischen Aufzeichnung des Build-Systems. Es muss beim initialen Build genaue Informationen über die verwendeten Werkzeuge im Binärpaket selbst ablegen. Dazu schreibt es die entsprechenden Daten in eine neue Datei namens .buildinfo innerhalb der Paketstruktur. Bei darauffolgenden Builds liest das Perl-Skript Srebuild [6] diese Daten wieder aus und stellt sicher, dass ein identisches Build-System von Snapshots.org bezogen wird.

Ohne die Informationen über das Build-System lässt sich ein Paket nicht verlässlich nachbauen. Selbst eine leicht abgewandelte Bauanleitung (Compiler-Flag) führt auf Bitebene zu einem anderen Ergebnis. Hierbei kommt es zu dem Problem, dass durch die erweiterte Paketstruktur mit .buildinfo rund 100 000 zusätzliche Dateien pro Debian-Suite hinzukommen. Dadurch steigt die Menge an Code um bis zu 50 Prozent. Um die Spiegelserver zu schonen, sollen diese Zusatzinformationen daher nur auf den Debian-Servern direkt liegen.

Neue Werkzeuge

Technische Probleme bei der Reproduzierbarkeit entstehen zu 80 Prozent aufgrund neuer Zeitstempel sowie anderer Zeitzonen und Lokalisierungen.

Viele Build-Werkzeuge zeichnen Daten wie die Zeit und das Datum des Builds in nichtdeterministischer Form auf. Um das zu korrigieren, gibt es die Bibliothek strip-nondeterminism [7]. Sie entfernt im Vorfeld der Builds Informationen, die zu verfälschten Ergebnissen führen könnten (Abbildung 5).

Abbildung 5: Werkzeugkoffer: Die wichtigsten Tools im Rahmen des Reproducible-Builds-Projekts.

Um diese durch deterministische Werte zu ersetzen, wurde die Source_Date_Epoch [8] ersonnen. Dieser Zeitstempel definiert in einem String die Sekunden seit der letzten Modifikation des Quelltexts nach dem 1. Januar 1970, 0 Uhr UTC, also dem Start der Unix-Zeit.

Allerdings lassen sich nicht alle Probleme automatisiert lösen, sodass insgesamt noch viel Handarbeit ansteht. Zu den hier verwendeten Praktiken findet sich eine ausführliche Dokumentation [9]. Zum weiteren Handwerkszeug bei der Suche danach, warum sich ein Paket nicht reproduzierbar erstellen lässt, gehört an prominenter Stelle auch Diffoscope [10]. Mit diesem Werkzeug lassen sich Dateien oder Ordner in der Tiefe vergleichen (Abbildung 6). Dazu entpackt das Programm Archive und transformiert Binärpakete in von Menschen lesbare Formate.

Abbildung 6: Diffoscope erlaubt tiefgehende Vergleiche zur Fehlerfindung. Hier untersucht es zwei Firefox-Extensions.

Reproduzierbare Builds stellen einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu jener Art von Sicherheit dar, die wir künftig brauchen, um die Integrität unseres digitalen Daseins zu verbessern. Als Allheilmittel taugen sie aber nicht: Geheimdienste und organisierte Kriminelle verfügen über Mittel, uns manipulierte Software unterzuschieben, gegen die es kaum eine Gegenwehr gibt.

Ein Beispiel dafür liefert die bereits 1974 erstmals beschriebene Trusting-Trust-Attacke [11]: Dabei manipuliert der Angreifer die Binärdatei eines Compilers dergestalt, dass sie sich erst einmal selbst neu kompiliert und der so manipulierte Compiler dann auf kaum erkennbare Weise veränderte Software ausspuckt, die beispielsweise Backdoors oder andere Gemeinheiten enthält.

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