ZDOS

Sistema operativo sperimentale, runtime e toolchain verificabile per sistemi x86_64.

Validate ZDOS x86_64 Connected Microcosm Linux distro Bare metal Zlang runtime License

Demo pubblica: high-cde.github.io/ZDOS · ISO e checksum: generati dal workflow di release su tag

Build what you can prove.

ZDOS è un ecosistema in costruzione che unisce una distribuzione Linux minimale, un prototipo bare-metal x86_64, il linguaggio Zlang, il runtime ZLB2 e una Evidence Chain locale. Una capacità viene considerata disponibile soltanto quando esistono implementazione, contratto, test e una prova riproducibile.

Indice

Cos’è ZDOS

ZDOS è una piattaforma sperimentale per costruire sistemi x86_64 piccoli, osservabili e verificabili. Il repository contiene due percorsi tecnici distinti:

Percorso Scopo Stato attuale
ZDOS Linux Distro minimale basata su kernel Linux, BusyBox e initramfs ISO x86_64 avviabile; persistenza ext4 verificata in QEMU
ZDOS bare metal Kernel freestanding con bootstrap Multiboot2 e runtime Zlang incorporato Prototipo avviabile e verificabile in QEMU/CI
Integrazione Zlang Compilazione di programmi Zlang e produzione di bytecode ZLB2 Toolchain e profilo ZLB2 v2.5 disponibili nel repository Zlang
Evidence Chain Ledger JSONL append-only con hash concatenati e attestazioni locali Pipeline di build e boot verificabile senza networking o mining

ZDOS non è ancora una distribuzione general-purpose né un sostituto pronto per Debian, Ubuntu o altri sistemi operativi quotidiani. È una base di sviluppo reale, progettata per rendere esplicito ciò che è stato costruito, ciò che è stato testato e ciò che resta da implementare.

Stato del progetto

La maturità viene descritta per capacità, non soltanto per versione. Lo stato corrente è il seguente:

Capacità Stato Prova disponibile
Build della distro Linux Disponibile distro/build.sh con distro/sources.lock
Gate completo build + QEMU Verificato tools/zdos-selftest.sh --all
Boot Linux in QEMU Disponibile distro/test-qemu.sh
Shell BusyBox e initramfs Disponibile Boot seriale con ZDOS_READY
Volume persistente ext4 Verificato distro/test-persistence-qemu.sh a due boot
Kernel/moduli coerenti Controllato Guard in distro/build.sh
Runtime ZLB2 bare metal Sperimentale verificato os/x86_64/tools/verify_qemu.sh
Evidence Chain locale Disponibile evidence/ledger.py
Installer BIOS/UEFI Non ancora disponibile Roadmap
Package manager e aggiornamenti Non ancora disponibili Roadmap
Supporto hardware laptop Non ancora certificato Test futuri

La milestone Linux corrente può essere descritta come M2 — Reproducible: la build produce un’immagine riproducibile, il boot è osservabile in QEMU e il test persistent-storage-v1 dimostra la sopravvivenza dei dati tra due boot indipendenti.

CI e verifiche automatiche

Il profilo pubblico espone soltanto workflow con responsabilità distinte. Validate ZDOS x86_64 compila e avvia il percorso bare-metal in QEMU e verifica il contratto web locale; Validate ZDOS connected microcosm verifica catalogo, identità, comandi brevi, bridge ZDOS–Zlang, componenti dichiarati e policy; pages-build-deployment pubblica la documentazione quando GitHub Pages la ricostruisce.

Workflow Scopo Dipendenze esterne
validate-x86_64.yml Build, bytecode, boot QEMU e contratto web Zlang checkout canonico
connected-microcosm.yml Test identity/commands/microcosm, inspect e gate Zlang checkout canonico; gli altri checkout restano osservati dall’inspect
release-x86_64.yml Build e pubblicazione release Toolchain Linux e permesso GitHub release

Il workflow del micro-mondo esegue i quattro checkout esterni in directory controllate del workspace. Zlang viene passato al bridge tramite ZDOS_ZLANG_ROOT, mentre ZDOS_MICROCOSM_WORKSPACE allinea l’ispezione al percorso del runner. In locale o sulla VPS il controller mantiene il fallback al workspace adiacente già previsto dal catalogo.

Architettura

flowchart LR
    A[Programma Zlang] --> B[Compilatore zlangc]
    B --> C[Bytecode ZLB2 v2.5]
    C --> D[Runtime ZDOS]
    D --> E[Kernel bare metal x86_64]
    E --> F[Boot Multiboot2 / QEMU]
    F --> G[Evidence Chain]
    H[ZDOS Linux] --> I[Kernel Linux]
    I --> J[BusyBox + initramfs]
    J --> K[Volume ext4 UUID]
    K --> G

I due percorsi condividono principi e strumenti, ma non devono essere confusi. ZDOS Linux usa il kernel Linux e BusyBox per fornire una distro minimale. ZDOS bare metal è un laboratorio freestanding che integra il runtime Zlang nel kernel e segue un contratto diverso.

ZDOS Linux

La distro Linux viene costruita con un kernel Debian x86_64 bloccato tramite SHA-256, BusyBox statico, un initramfs e una configurazione minimale. Gli input sono dichiarati in distro/sources.lock. Il sistema avvia una shell seriale e una console virtuale come utente zdos non privilegiato; la rete può essere tentata tramite BusyBox udhcpc, ma non è una precondizione per l’avvio.

La sequenza di boot è:

kernel Linux
→ initramfs
→ /init
→ mount di proc, sysfs, devtmpfs e run
→ caricamento dei moduli storage
→ mount opzionale di /mnt/data
→ shell BusyBox
→ ZDOS_READY

Le caratteristiche attuali sono:

Area Comportamento
Userspace BusyBox statico con shell e utility essenziali
Init Script POSIX /init con fallback live-only
Console ttyS0 per QEMU e console virtuale; sessione zdos non privilegiata per default
Networking Tentativo DHCP su eth0, non garantito
Storage ext4 opzionale, identificato da UUID
Boot ISO GRUB BIOS e avvio diretto kernel/initramfs in QEMU
Failure mode Il sistema continua in modalità live se lo storage non è disponibile

Persistent Storage v1

persistent-storage-v1 è la prima capacità di persistenza verificata nella distro Linux. Usa un volume ext4 dedicato, identificato da UUID e montato su /mnt/data.

Il comportamento è intenzionalmente conservativo:

Il contratto di boot è:

zdos.data_uuid=<UUID>
zdos.persistence_test=write|read

Il test riproducibile crea un’immagine raw QEMU da 128 MiB, la formatta con ext4, esegue un primo boot che scrive un marker e un secondo boot che lo rilegge. Il successo richiede entrambi i passaggi.

./distro/test-persistence-qemu.sh

Su una macchina in cui il kernel usato per la distro non coincide con il kernel attivo, è necessario fornire una coppia coerente di kernel e moduli:

ZDOS_KERNEL=/boot/vmlinuz-$(uname -r) \
ZDOS_MODULES_DIR=/lib/modules/$(uname -r) \
./distro/test-persistence-qemu.sh

Il risultato atteso è:

ZDOS_PERSISTENCE_WRITE_OK
ZDOS_PERSISTENCE_READ_OK
ZDOS_PERSISTENCE_QEMU_TEST_PASSED uuid=11111111-2222-4333-8444-555555555555

Questa milestone dimostra la persistenza nella distro Linux in QEMU. Non è ancora un filesystem nativo del kernel bare metal e non espone automaticamente storage ai programmi Zlang.

Zlang e runtime ZLB2

Il repository Zlang contiene il compilatore e il profilo del bytecode. ZDOS fornisce il target bare metal e il runtime che valida ed esegue il programma incorporato nel kernel sperimentale.

La pipeline utilizza il contratto ZLB2 v2.5. Il runtime controlla magic e versione, i limiti dei record, gli opcode supportati e la chiusura corretta tramite HALT. Le capacità non collegate a capability sicure e a test riproducibili restano fuori dal profilo operativo.

Il riferimento tecnico è il profilo ZLB2 v2.5. Per il target x86_64:

cd os/x86_64
make clean
make verify
sh tools/verify_qemu.sh

L’output atteso del bootstrap bare metal è simile a:

ZDOS x86_64 bootstrap
Zlang runtime ZLB2 v2.5 ready
ZDOS: native Zlang program executed
ZDOS: Zlang halted cleanly

Evidence Chain

La Evidence Chain è un ledger locale in formato JSONL. Ogni evento contiene il proprio payload, il riferimento alla sequenza e l’hash dell’evento precedente; la verifica rileva riordino, alterazioni e rotture della catena.

Il ledger non è una blockchain pubblica e non implementa consenso distribuito. Non utilizza token, saldi o mining e non deve contenere password, chiavi private, token, dati personali o contenuti sensibili.

La pipeline evolutiva collega compilatore Zlang, kernel ZDOS, boot QEMU e attestazione:

ZLANG_ROOT=../Zlang ./scripts/evolve-zlang-evidence.sh

La pipeline registra un evento zlang.zdos.evolution soltanto dopo il superamento dei gate. L’evento può contenere hash di sorgente, bytecode, header generato, log seriale e commit dei repository, ma non il contenuto privato del sistema.

Storage read-v1 in Zlang by ZDOS

La capability storage.read-v1 porta la persistenza verificata di ZDOS Linux nel percorso Zlang tramite un bridge read-only confinato. Un programma può dichiarare:

storage.read ".zdos-persistence-marker"

Il bridge viene eseguito soltanto con un namespace esplicito, per esempio:

python3 ../Zlang/tools/zlang_storage_read.py program.zlang \
  --root /mnt/data \
  --max-bytes 4096

Il contratto consente soltanto path relativi, rifiuta .., path assoluti, NUL byte e accesso a /dev, applica una quota di lettura e non espone operazioni di scrittura. L’esito include path relativo, dimensione e hash del contenuto, senza stampare o registrare automaticamente dati privati nella Evidence Chain.

Il compilatore Zlang emette l’opcode ZLB2 0x06 — STORAGE_READ. Il runtime bare-metal ZDOS lo riconosce e lo valida, ma dichiara esplicitamente che l’esecuzione richiede il bridge Linux fino all’implementazione di un filesystem nativo nel kernel freestanding. Questa distinzione è intenzionale: la capability Linux è reale e testata; il filesystem bare-metal resta una milestone futura.

Per verificare la capability nel repository Zlang:

cd ../Zlang
python3 tests/test_storage_read_v1.py

Per verificare un ledger:

python3 evidence/ledger.py --ledger /path/to/evidence.jsonl verify

Per attestare il test di persistenza dopo due boot riusciti:

ZLANG_ROOT=../Zlang \
ZDOS_KERNEL=/boot/vmlinuz-$(uname -r) \
ZDOS_MODULES_DIR=/lib/modules/$(uname -r) \
LEDGER=/var/lib/zdos-node/evidence.jsonl \
./scripts/attest-persistence-evidence.sh

L’evento filesystem.persistence.attestation registra UUID, tipo filesystem, mount point, hash dell’immagine QEMU, hash del marker, numero di boot, commit ZDOS e kernel. Non registra il contenuto del filesystem né dati privati.

Per la specifica operativa, consultare evidence/README.md.

Micro-mondo connesso

Il repository include un micro-mondo connesso che incorpora il modello di coordinamento di ZDOS Lab senza trasformare copie locali in fonti autorevoli. Il catalogo microcosm/catalog.json dichiara componenti, repository primari, ruolo, stato e controlli; il contratto microcosm/contract.json rende espliciti i gate di promozione, i limiti e il divieto di sincronizzazioni distruttive.

Comando Funzione Effetto sui repository
./microcosm/zdos-microctl inspect Fotografa checkout, commit e stati dichiarati Sola lettura
./microcosm/zdos-microctl manifest Produce un report con hash di catalogo e contratto Scrive solo un artefatto locale ignorato da Git
./microcosm/zdos-microctl sync --check Controlla le precondizioni di allineamento Sola lettura
./microcosm/zdos-microctl sync --apply Aggiorna checkout puliti con fast-forward soltanto Nessun reset o force-push
./microcosm/zdos-microctl gate Valida entrypoint, policy, catalogo e contratto Sola lettura
./microcosm/zdos-microctl attest-persistence Esegue due boot QEMU e registra l’attestazione Genera build e ledger locali

Il collegamento già VERIFIED è persistent-storage-evidence-v1: due boot QEMU, marker di scrittura e lettura, clean shutdown, quindi evento filesystem.persistence.attestation in una Evidence Chain verificata. Zlang e ZDOS-SEC-PORTAL sono fonti primarie esterne ora verificate nel rispettivo perimetro locale; zdos-organism e Z-CYBERCORE restano EXPERIMENTAL finché non sono disponibili tutte le verifiche dichiarate. La specifica completa è in docs/MICROCOSM.md.

Identità ZDOS e ZSpace

ZDOS ora dispone del contratto per un’identità locale indipendente dalla rete: il nick è solo un nome leggibile, mentre l’identità stabile deriva dal fingerprint della chiave pubblica. Il bootstrap genera una chiave Ed25519 cifrata, un grant di ruolo firmato e un codice di recovery alfanumerico di 36 caratteri; l’IP non viene usato né memorizzato nel profilo identità.

export ZDOS_IDENTITY_PASSPHRASE='passphrase-locale'
python3 identity/zdos_identity.py init \
  --nick alice --role administrator \
  --state-dir /var/lib/zdos/identity/alice
python3 identity/zdos_identity.py verify \
  --state-dir /var/lib/zdos/identity/alice

Il collegamento operativo con Zlang passa dalla capability read-only storage.read-v1 e dal bridge identity/zdos_zlang_bridge.py: identità ZDOS → ruolo firmato → capability → programma Zlang → namespace persistente autorizzato. Il file manager tradizionale non è introdotto; la direzione nativa è lo ZSpace, basato su oggetti tipizzati e policy, descritta in docs/IDENTITY_ZSPACE.md.

Organism residente

zdos-organism è la base del processo autonomo residente. Il primo runtime integrato in ZDOS è deliberatamente bounded: esegue un tick Zlang, compila il programma in bytecode, registra stato ed eventi e passa sempre da una guardia default-deny. Non esegue shell arbitrarie, rete, modifiche al nodo, cancellazioni o accesso a credenziali.

ZDOS_ZLANG_ROOT=/srv/zdos/src/Zlang \
python3 services/zdos-organismd.py \
  --once \
  --state-dir /var/lib/zdos/organism \
  --program services/main.zlang

Per una VPS Linux completa è disponibile anche services/zdos-organismd.service. L’unità è predisposta con NoNewPrivileges, filesystem protetto, directory di stato limitata e rete non richiesta. Il servizio è EXPERIMENTAL finché non viene impacchettato nell’ISO e collegato all’init con kill switch verificato.

La War Room deve osservare status.json ed eventi firmati tramite un adapter autenticato read-only; non deve eseguire direttamente il processo né concedere capability dal browser.

ZRetro IDE

La guida coordinata ZDOS–Zlang–ZRetro definisce i confini tra linguaggio, runtime, IDE e pagina pubblica Retro Computing.

ZRetro è la prima IDE retro nativa di ZDOS, con prompt x@zdos /zretro, DSL dichiarativa ZRetro e collegamento al runtime Zlang by ZDOS. Il primo progetto è Meteor Patrol, predisposto per Commodore 64, Atari 8-bit e Amiga.

python3 zretro/ide/zretro.py run zretro/projects/meteor-patrol/main.zretro
python3 zretro/ide/zretro.py build zretro/projects/meteor-patrol/main.zretro

Il preview terminale è già operativo. La pipeline produce IR e manifest verificabili; i backend per binari nativi e emulatori vengono attivati soltanto quando cc65/ca65, vasm, VICE, Altirra o FS-UAE sono presenti nel nodo. La specifica è in docs/ZRETRO.md.

Il launcher operativo è tools/zdos-launcher.sh, con documentazione in docs/ZDOS_LAUNCHER.md. Il progetto originale Castel Goblin è organizzato in tre livelli progressivi e può essere avviato dal launcher dopo la rilevazione dell’ambiente.

Avvio rapido

Prerequisiti

La build richiede una toolchain Linux x86_64 e i seguenti comandi:

bzip2 curl make gcc cpio gzip file sha256sum xorriso grub-mkrescue mtools
qemu-img qemu-system-x86_64 mkfs.ext4 e2fsck debugfs timeout

La build scarica soltanto gli URL HTTPS presenti nel lockfile e interrompe il processo se l’hash atteso non coincide.

Per il test bare metal sono inoltre necessari gli strumenti indicati in os/x86_64/README.md. Il test QEMU utilizza soltanto immagini virtuali locali e non modifica dischi fisici.

Costruire la distro Linux

Dalla radice del repository:

git clone https://github.com/high-cde/ZDOS.git
cd ZDOS
./distro/build.sh

Per eseguire tutti i controlli locali in modalità rigorosa:

ZDOS_ZLANG_ROOT=../Zlang ./tools/zdos-selftest.sh --all

La build produce:

distro/build/zdos-linux-x86_64.iso

Per avviare la ISO in console seriale:

qemu-system-x86_64 \
  -cdrom distro/build/zdos-linux-x86_64.iso \
  -serial stdio \
  -display none

L’output deve includere ZDOS_READY e ZDOS_CONSOLE_USER=zdos mode=unprivileged. L’assenza di una rete o di un volume persistente non impedisce il boot: in quel caso il sistema mostra live-only. La recovery root è intenzionalmente esplicita e richiede zdos.insecure_root_shell=1; non va usata su sistemi esposti.

Verificare la persistenza

./distro/test-persistence-qemu.sh

Verificare Zlang e il target bare metal

I repository possono essere clonati in directory affiancate:

git clone https://github.com/high-cde/ZDOS.git
git clone https://github.com/high-cde/Zlang.git
cd ZDOS
ZLANG_ROOT=../Zlang ./scripts/evolve-zlang-evidence.sh

Struttura del repository

Percorso Responsabilità
distro/ Build Linux, root filesystem, initramfs e test QEMU
os/x86_64/ Kernel bare metal, bootstrap Multiboot2 e runtime ZLB2
evidence/ Ledger, attestatore Zlang–ZDOS e test Evidence Chain
scripts/ Pipeline di evoluzione, sincronizzazione e verifiche
core/ Cortex, AAAK, memoria e componenti di ricerca
network/ Nodi e servizi distribuiti
interface/ CLI, dashboard e interfacce cloud
dev/zen/ Toolchain e automazione dello sviluppo
docs/ Architettura, operazioni, contratti e roadmap

I componenti di ricerca non devono essere confusi con la superficie minima e verificata della distro Linux.

Verifica e riproducibilità

Per controllare la qualità della working tree:

git diff --check

Per sincronizzare e verificare i componenti dell’ecosistema:

./scripts/sync-ecosystem.sh

Lo script aggiorna soltanto branch fast-forward, rifiuta working tree locali non puliti e si arresta al primo errore reale. Non esegue reset distruttivi.

Per una verifica completa, registrare almeno:

Evidenza Domanda
Hash del sorgente Quale programma è stato compilato?
Hash del bytecode Quale artefatto è stato prodotto?
Versione kernel/moduli L’initramfs è compatibile?
Log seriale Il guest ha raggiunto il marker atteso?
Ledger verificato L’evento è integro e ordinato?

Sicurezza e modello di fiducia

ZDOS segue un modello default-deny. Le capacità devono essere dichiarate, limitate e verificabili; un programma non deve ottenere accesso implicito a rete, dispositivi a blocchi, filesystem host o dati privati.

La persistenza v1 non formatta dispositivi automaticamente e usa soltanto un UUID dichiarato. I test sono progettati per usare immagini QEMU locali. Prima di usare una futura immagine su hardware reale è necessario verificare il dispositivo di destinazione e predisporre un backup.

Il portale SEC contiene endpoint orientati alla build e, nel codice corrente, una password di sviluppo hard-coded. Non esporre il portale su Internet senza autenticazione reale, secret tramite environment, rate limiting, validazione degli URL, sandbox del compilatore e audit degli eventi. Per i dettagli, consultare la documentazione del portale ZDOS-SEC.

La Evidence Chain locale garantisce integrità e ordine delle prove, non autenticità forte multi-organizzazione. PKI distribuita, consenso BFT, storage remoto delle prove e firma crittografica degli eventi sono capacità future.

Limiti attuali

ZDOS Linux è una base di distro e non deve essere presentata come un sistema operativo general-purpose completo. Al momento non sono ancora disponibili o certificati:

Il supporto ext4 verificato in QEMU è una milestone concreta, ma non equivale a compatibilità universale con hardware fisico.

Roadmap

Milestone Obiettivo
0.2 — Base Linux Kernel Linux, BusyBox, initramfs, shell, utenti e boot verificabile
0.2.x — Persistent Storage v1 ext4 tramite UUID, fallback live-only e test a due boot
0.3 — Package foundation Pacchetti tar firmati e repository dichiarativo
0.4 — Installabilità Installer BIOS/UEFI, recovery e immagini installabili
0.5 — Operabilità Logging persistente, aggiornamenti atomici e rollback
M3 — Capability storage Accesso read-only isolato allo storage da Zlang
M4 — Hardware preview Test su laptop dedicati e matrice hardware pubblica

Una milestone non viene promossa finché non possiede un contratto, un test positivo, un test negativo e una prova riproducibile.

Contribuire

Prima di proporre una nuova capacità, descrivi il contratto, i limiti, gli errori attesi, il test positivo e almeno un test negativo. Mantieni le modifiche circoscritte e aggiorna la documentazione quando cambia il comportamento.

git checkout -b feat/nome-della-modifica
# modifica e verifica
git diff --check
git status --short
git commit -m "feat: descrivi la modifica"
git push origin feat/nome-della-modifica

Consulta CONTRIBUTING.md, SECURITY.md, CODE_OF_CONDUCT.md e SUPPORT.md prima di contribuire.

Documentazione correlata

Risorsa Scopo
distro/README.md Build Linux e persistent-storage-v1
distro/PRODUCTION.md Gate, verifica artefatti e limiti di readiness operativa
evidence/README.md Contratto Evidence Chain
docs/ECOSYSTEM.md Mappa dei repository e dei contratti
docs/OPERATIONS.md Build, boot, CI, troubleshooting e release
docs/FOUNDATION.md Principi fondativi
docs/MATURITY.md Modello di maturità
ARCHITECTURE.md Architettura generale
CONTRIBUTING.md Workflow per i contributi
SECURITY.md Segnalazioni e principi di sicurezza
CHANGELOG.md Modifiche rilevanti
Zlang Compilatore e linguaggio
Profilo ZLB2 v2.5 Contratto bytecode x86_64
ZDOS-SEC Portal Repository separato del portale SEC

Licenza

Questo progetto è distribuito secondo la licenza indicata in LICENSE.

ZDOS · Zlang — Build what you can prove.

Riferimenti

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