基于虚拟机监控技术的可信虚拟域

针对云计算中带内完整性度量方案存在的依赖操作系统安全机制、部署复杂和资源浪费等问题,提出了基于虚拟机监控技术的带外完整性度量方案,可用于为云计算基础设施即服务（IaaS）的租户提供可信的虚拟域。该方案包括域外监控方案和域内外协同监控方案两部分。前者可对开源Linux虚拟域实现完全透明的完整性度量,同时弥补了其他基于系统调用捕获的域外方案所存在的不足。后者将实时度量与预先度量方法、域内度量与域外度量方法、细粒度的注册表度量方法和基于系统调用的域间信息传输方法相结合,可对不完全开源的Windows虚拟域实现完整性度量。实验证明了方案的度量能力是完备的、性能影响是可接受的。     

基于可信计算的动态完整性度量模型

静态完整性度量不能保护系统在运行过程中的完整性。为此,提出一种基于可信计算的动态完整性度量模型。在现有的完整性度量架构中引入虚拟化技术,有助于系统管理员掌握系统在运行过程中的完整性。在软件加载后,对运行中的进程行为进行监控,动态度量其完整性。分析结果表明,该模型能防止运行过程中恶意攻击破坏系统的完整性,从而提高系统安全性。     

基于TNC的安全认证协议的设计与实现

安全协议是保证网络安全的基础，现有安全协议为服务器和网络提供了很好的保护，但对客户终端缺乏保护。该文以可信网络连接(TNC)的终端完整性度量思想为基础，提出了一种基于TNC结构的安全认证协议。该协议在可信计算环境下将终端完整性度量技术与公钥基础设施(PKI)相结合使用，确保了终端平台的可信性。     

一种不依赖TPM的安全引导方式的设计与实现

在深入研究可信平台模块(TPM)和kexec相关技术的基础上,针对未安装TPM芯片的计算终端设计并实现了一种安全引导方式.该引导方式参考了可信平台模块的安全引导机制,在操作系统启动前,预先启动一个受保护的小型Linux系统,对操作系统的运行环境进行信任度量,验证BIOS和操作系统的完整性,为操作系统的启动提供一个可信赖的计算环境,然后使用kexec工具切换到磁盘操作系统.经过实验验证,文中设计的引导方式可以为Windows和Linux等多种平台的计算机终端提供安全引导支持,预引导系统验证系统运行环境的时延对系统启动总耗时的影响不明显.该引导方式是一种在不改变现有计算机硬件的基础上实现安全引导,是对现有计算机系统的安全增强措施.     

虚拟计算平台远程可信认证技术研究

与传统的单机系统按照可信平台模块、可信BIOS、操作系统装载器、操作系统内核的信任链传递方式不同,虚拟化计算环境信任链按照可信平台模块、可信BIOS、虚拟机监控器和管理虚拟机、用户虚拟机装载器、用户虚拟机操作系统装载器、用户虚拟机操作系统内核的方式进行.文章对虚拟计算平台远程完整性验证的安全需求进行了分析.为防止恶意的虚拟机监控器篡改虚拟机的完整性证明,文章提出虚拟机平台和虚拟机管理器两级的深度认证.在对虚拟机认证过程中,远程挑战者需要通过虚拟机或者直接与虚拟平台建立联系来认证平台的虚拟机管理器层.为防止中间人攻击,文章提出将物理平台寄存器映射到各虚拟平台寄存器的方式解决虚拟机与物理平台的绑定问题.     

基于ARM虚拟化扩展的Android内核动态度量方法

针对现阶段内核级攻击对Android系统完整性的威胁,提出一种基于ARM虚拟化扩展的Android内核动态度量方法DIMDroid。该方法利用ARM架构中的硬件辅助虚拟化技术,提供度量模块与被度量Android系统的隔离,首先通过分析在Android系统运行时影响内核完整性的因素从而得到静态和动态度量对象,其次在度量层对这些度量对象进行语义重构,最后对其进行完整性分析来判断Android内核是否受到攻击;同时通过基于硬件信任链的启动保护和基于内存隔离的运行时防护来保证DIMDroid自身安全。实验结果表明,DIMDroid能够及时发现破环Android内核完整性的rootkit,且该方法的性能损失在可接受范围内。     

基于Biba和Clark-Wilson策略的混合强制完整性模型

商业应用需要实施完整性策略保护.Biba模型提供了一种简洁的多级完整性控制方案,但是需要引入可信主体来保证实施的可用性.而Clark-Wilson模型通过可监控的状态转换提供了一种完备的完整性保护,但其复杂性影响了该模型的完整实现.提出的模型以Biba严格完整性策略为基础,同时根据可信主体在其生命周期所属的状态实施Biba低水标策略.对可信主体在其生命周期发生的状态转换及相应的低水标参数调整,采用Clark-Wilson模型来进行监控.在有效解决了Biba策略的可用性问题和Clark-Wilson模型监控量过大给系统带来的配置和运行负担问题的同时,继承它们的优点.证明了该策略融合方案是可行的、安全的.     

基于流量特征的可信网络系统设计与实现

大多数可信网络系统使用的完整性度量技术仅能度量可执行文件而忽略了脚本文件,造成安全隐患。针对该问题,设计实现一种基于流量特征的可信网络系统,不仅对终端进行完整性度量,还利用终端网络流量的周期统计信息判断终端的完整性状态,由此保证脚本文件的可信性。在Linux上实现该系统,结果证明其能够快速检测出特定的脚本病毒。     

可信接入鉴别协议的研究与设计

在对我国自主制定的无线局域网国家标准WAPI中WAI的安全接入过程分析的基础上,针对该协议存在终端完整性安全隐患,引入完整性度量的思想,提出基于可信平台模块（TPM）的WAI协议方案—TWAI。该方案利用TPM的本地保护和平台证实等功能来保证通信各个环节的安全可靠,并利用CK模型对其过程进行了安全性分析以及可信性分析。分析结果表明,TWAI能够实现终端完整性保护、双向实体认证等安全目标,从而增强了WAI协议运行的安全性。     

基于安全芯片的可信平台设计与实现*

基于可信计算联盟的规范,设计并实现了一个能够进行系统完整性数据收集与度量的可信终端系统,在不明显降低系统效率的前提下,获得了更高的安全保障,为进一步建立可信网络环境提供了基础。     

TNC在等级保护中的应用研究

信息安全等级保护工作是维护基础信息网络与重要信息系统安全的根本保障,尤其对保护我国政府信息系统的安全具有重要意义。访问控制和身份鉴别在信息系统等级保护的基本技术要求中占有重要地位,针对传统网络接入控制机制的不足,文章提出了基于终端完整性度量的政府远程办公网络系统安全解决方案,设计了一种基于可信网络连接TNC（Trusted Network Connection）的安全接入认证协议。通过安全分析表明,该方案能够确保政府远程办公终端自身的完整性和安全性,从而构建政府远程办公网络系统的可信计算环境,保证整个政府办公网络系统应用环境的安全。     

一个基于进程保护的可信终端模型

针对外包数据库系统中的隐私匹配问题,提出了基于分布针对计算机终端是网络系统中安全风险的根源问题之一,提出了一种新的基于进程保护的可信终端模型。该模型通过进程静态、动态保护和进程间无千扰来判定系统的可信性。进程静态保护的主要功能是确保进程代码和辅助文件的完整性,进程动态保护的主要功能是防止进程运行的相关数据被篡改,进程间无干扰的功能是基于无千扰理论判断进程交互的合法性。理论分析结果表明,该模型的可信性与基于可信根的无干扰可信模型等价。但该模型不仅有效克服了基于可信根的无千扰可信模型中的可信传递函数。Check( )的不合理性,而且将系统的状态、动作具体化,使得该模型更直观、具体,更容易理解,与实际的终端系统更相符。     

基于TPCM的容器云可信环境研究

容器技术是一种轻量级的操作系统虚拟化技术,被广泛应用于云计算环境,是云计算领域的研究热点,其安全性备受关注。提出了一种采用主动免疫可信计算进行容器云可信环境构建方法,其安全性符合网络安全等级保护标准要求。首先,通过 TPCM 对容器云服务器进行度量,由 TPCM 到容器的运行环境建立一条可信链。然后,通过在 TSB 增加容器可信的度量代理,实现对容器运行过程的可信度量与可信远程证明。最后,基于Docker与Kubernetes建立实验原型并进行实验。实验结果表明,所提方法能保障云服务器的启动过程与容器运行过程的可信,符合网络安全等级保护标准测评要求。     

基于虚拟化的安全监控

近年来,虚拟化技术成为计算机系统结构的发展趋势,并为安全监控提供了一种解决思路.由于虚拟机管理器具有更高的权限和更小的可信计算基,利用虚拟机管理器在单独的虚拟机中部署安全工具能够对目标虚拟机进行检测.这种方法能够保证监控工具的有效性和防攻击性.从技术实现的角度来看,现有的研究工作可以分为内部监控和外部监控.根据不同的监控目的,详细地介绍了基于虚拟化安全监控的相关工作,例如入侵检测、蜜罐、文件完整性监控、恶意代码检测与分析、安全监控架构和安全监控通用性.最后总结了现有研究工作的不足,并指出了未来的研究方向.这对于从事虚拟化研究和安全监控研究都具有重要意义.     

虚拟机动态迁移远程属性证明简

随着互联网和企业提高资源利用率,其基础技术虚拟化技术发展迅速。同时虚拟化的动态迁移,是实现资源调度灵活性和可行性必要条件。动态迁移涉及方面广,导致安全问题突出。在Xen虚拟化的平台下,引入了虚拟PCR（vPCR）和属性的概念,利用可信属性认证协议将数据与系统安全属性封装起来保护,同时保护多个虚拟机系统中数据的安全,不受虚拟机系统配置变化的影响,保证虚拟机动态迁移安全性。     

嵌入式系统可信虚拟化技术的研究与应用

嵌入式系统在生活中的应用日益广泛,传统的安全增强手段已无法有效应对各种安全问题,增强嵌入式系统的安全性成为目前亟需解决的问题。为提高嵌入式系统及其应用程序的安全性,结合嵌入式系统的虚拟化技术与可信计算技术,设计并实现基于虚拟TCM的可信计算平台框架,实现了虚拟TCM和基于虚拟TCM的可信增强技术,提出并实现了一个基于虚拟TCM的会话认证方法,将信任链从硬件操作系统层扩展到了虚拟域的应用软件层。实验结果表明,虚拟TCM与物理TCM相结合能够有效保证嵌入式系统、虚拟域和应用程序的安全可信。     

基于TPCM的服务器可信PXE启动方法

PXE 启动机制通过网络下载操作系统文件并启动操作系统,广泛应用于服务器网络启动。通过可信计算技术保障PXE启动过程的安全可信,防止PXE启动文件被恶意篡改,确保服务器的安全可信运行。网络安全等级保护标准要求基于可信根对服务器设备的系统引导程序、系统程序等进行可信验证。根据等级保护标准要求,提出一种基于TPCM的服务器可信PXE启动方法,保障服务器的BIOS固件、PXE启动文件、Linux系统文件的安全可信。在服务器进行PXE启动时,由TPCM度量BIOS固件,由BIOS启动环境度量PXE启动文件,由PXE启动环境度量Linux系统文件。以TPCM为信任根逐级度量、逐级信任,建立信任链,建立可信的服务器运行环境。所提方法在国产自主可控申威服务器上进行了实验,实验结果表明所提方法是可行的。     

IPSec协议的远程证明扩展

传统IPScc协议在建立安全通信连接时,没有考虑终端自身安全问题,而可信计算的远程证明机制就是为被接入方提供接入方的自身安全证明,将其引入IPSec协议可以弥补建立IPSe。连接时的终端安全漏洞。首先分析了IPScc协议的IKE协商过程和可信计算技术的远程证明机制,然后以基于数字签名的IKE主模式流程为例,提出在IKE协商阶段引入远程证明机制的IPScc远程证明扩展协议流程及安全分析。该协议引入带有SKAE扩展项的身份证书,实现对终端身份和系统完整性的双重认证,确保端到端的安全连接。协议在保证通信信息的机密性、完整性、新鲜性之外,也充分保护终端平台隐私性。