Implementing Deep G-Buffers for Stable Global Illumination Approximation with Vulkan and a Security Analysis of Linux Vulkan GPU Drivers

Building on the work of Mara et al.[Mar+16] a rendering system with deep G-buffers for fast and stable global illumination approximation is developed using the Vulkan API and Rust as a memory-safe programming language. The developed system is benchmarked for performance evaluation. It is evaluated whether it’s viable to use Vulkan and Rust for real-time graphics programming and whether it’s possible to use existing safe-abstractions over the Vulkan API for niche applications such as deep G-buffers. Additionally a security issue within at least some existing Vulkan API implementations and the Linux amdgpu kernel module is detected and examined. The bug found violates at least system availability and explotation can likely be extended towards other security goals such as confidentiality and integrity.

Aufbauend auf den Arbeiten von Mara et al.[Mar+16] wird ein Renderingsystem mit tiefen G-buffern für schnelle und stabile Approximation globaler Beleuchtung unter Benutzung der Vulkan API und der Speichersicheren Programmiersprache Rust entwickelt. Das entwickelte System wird zur Performanceevaluation gebenchmarkt. Es wird evaluiert, ob es durchführbar ist, Vulkan und Rust für real-time Grafikprogrammierung zu vewerden und ob es möglich ist, existierende sichere Abstraktionen der Vulkan API für Nischenanwendungen wie tiefe G-buffer zu verwenden. Zusätzlich wird eine Sicherheitslücke in wenigstens einigen existierenden Vulkan API Implementierungen und dem Linux amdgpu Kernel-Modul erkannt und untersucht. Der gefundene Bug verletzt mindestens die Systemverfügbarkeit und die Ausnutzung kann wahrscheinlich auf andere Schutzziele wie Vertraulichkeit und Integrität ausgedehnt werden.