Prozessisolierung

Prozessisolierung bezeichnet das Prinzip, Prozesse in einem Computersystem so voneinander zu trennen, dass sie nicht unbeabsichtigt oder unbefugt auf den Speicher, die Ressourcen oder die Ausführung anderer Prozesse zugreifen können. Ziel ist die Vertraulichkeit, Integrität und Stabilität des Systems, indem Fehler oder Angriffe, die in einem Prozess auftreten, nicht auf andere Prozesse oder den Kernel übergreifen.

Technische Grundlagen: Die Prozessisolierung beruht auf der Speicherverwaltung des Betriebssystems und der Trennung zwischen Kernel- und Benutzermodus. Eine virtuelle Speicherverwaltung mit Seitenadressierung schützt Prozessspeicherbereiche durch Adressübersetzung und Markierung; jeder Prozess erhält einen eigenen Adressraum. Der Kontextwechsel und die Privilegienverwaltung sorgen dafür, dass Kernel-Operationen nur im privilegierten Modus erfolgen.

Methoden und Systeme: Neben der nativen Prozessisolierung in modernen Betriebssystemen kommt zusätzliche Isolation durch Containerisierung (z. B. isolierte Container-Umgebungen) und Virtualisierung zum Einsatz. Weitere Mechanismen wie Namespaces, cgroups, Seccomp, AppArmor oder SELinux ergänzen die Isolationsbarrieren. In verteilten Systemen oder der Cloud werden zudem Isolationsebenen auf Hypervisor- oder Orchestrierungsebene genutzt, um Mandanten voneinander abzutrennen.

Herausforderungen: Prozessisolierung erzeugt Overhead, beeinflusst Leistung, und erfordert sorgfältige Konfiguration, um Fehlkonfigurationen zu vermeiden. Angriffe wie Seitenkanäle können trotzdem existieren; daher kommen neben isolierenden Mechanismen auch Sicherheitsmaßnahmen wie Zuschreibung von Rechten, Auditing und regelmäßige Updates zum Einsatz. Anwendungsfälle reichen von Mehrbenutzer-Desktopumgebungen bis hin zu isolierten Cloud-Instanzen.