基于QEMU的虚拟可信平台模块的设计与实现

针对可信计算机系统信任链传递过程中的安全性缺陷,提出了在虚拟机中进行信任链传递的虚拟机穿越技术,并在QEMU虚拟机中实现了虚拟可信平台模块。虚拟可信平台模块通过采用信息代理的实现方式并利用虚拟机的封闭性和隔离性为可信计算机系统信任链传递提供了一个安全、高效和透明环境。通过KnoppixLinux分析和比较了QEMU虚拟机中实现的虚拟可信平台模块和Xen中基于可信平台模拟器的虚拟可信平台模块。     

网格服务中虚拟计算环境的可信保证机制

本文结合虚拟技术的发展和安全验证领域的相关技术,为保证网格计算中虚拟执行环境的可信性,提高任务的计算质量,研究了适合于虚拟机应用环境的两种可信验证方法以硬件TPM(Trusted Platform Module)为信任基和以虚拟机操作系统内核为信任基的虚拟机软件环境可信验证机制.     

一种Xen细粒度强制访问控制框架的设计与实现

利用强制访问控制技术可实现虚拟机间安全的隔离与共享,但现有强制访问控制技术无法对虚拟机内部资源进行有效的保护。在深入分析Xen虚拟化技术和强制访问控制技术的基础上,针对Xen Security Module(XSM)/Flask架构,提出虚拟化强制访问控制VMAC(Virtual Mandatory Access Control)框架,提供了Virtual Machine(VM)和Virtual Machine Monitor(VMM)两级安全策略的集中管理和操作,实现了Xen的细粒度强制访问控制。     

基于虚拟机的异构环境下无线传感器网络网关设计

在异构环境下,无线传感器网络的网关部分可能受到的安全威胁大大增大,因此网关内出现的秘密信息可能因此泄露。为了解决这一安全威胁,本文通过使用虚拟机技术,设计了一种基于虚拟机的异构环境下的无线传感器网络网关结构。该结构运用了虚拟机技术中隔离的特性,根据各应用模块的安全特点,将其分别部署在网关中的不同虚拟机内,只有在同一虚拟机内的应用程序才能对此虚拟机内的资源进行访问。通过这种方式,可以有效的避免网关中的非可信程序或者非可信用户对网关中存储的秘密信息的访问,有效的提高了网关系统的安全。     

基于T2080处理器平台的虚拟机管理器设计

随着嵌入式计算机技术的发展，计算资源越来越丰富并提供硬件辅助虚拟化支持能力。为了提升计算效能，通过虚拟化技术实现在一个嵌入式计算机中集成多种异构系统应用，从而降低系统成本，但会带来安全隔离、不同应用的竞争冲突、数据安全、实时性保障等问题。虚拟机管理器借助硬件辅助虚拟化技术，在软件层构建多个资源深度隔离的虚拟机，由操作系统管理虚拟机内的硬件资源、软件资源及应用。本文在T2080处理器平台上设计了虚拟机管理器，实现了处理器核虚拟化、内存虚拟化、设备虚拟化，提供虚拟机管理和安全隔离能力。     

基于行为监控的虚拟化服务安全增强方案研究

虚拟化服务对基于行为监控的客户虚拟机实施访问控制,以监控客户对受保护服务的访问行为.虚拟化服务使用运行时监控技术,通过观察到的客户虚拟机行为计算当前客户的信任度值,并强制客户执行符合其信任值级别的访问控制权限.本文设计了一种虚拟化服务信任度增强方案,提出了增强的虚拟化服务多层安全体系架构,描述了基于行为监控的信任度管理框架,最后介绍了其应用方向.     

增强存储保护的可信计算架构设计

通过对可信执行技术和虚拟化技术的研究,提出了一种增强存储保护的可信计算架构.通过对平台地址空间的划分,加入了支持动态度量启动的专用配置空间,保证了平台配置的正确性和加载过程的安全性;通过动态地度量加载可信虚拟机管理器,保证虚拟执行环境的安全性;利用虚拟化技术实现内存多域的安全隔离,分割域独立运行,从而保证了软件的安全运行环境;加入了直接存取访问(direct memory access,DMA)保护硬件,从而从硬件上实现了DMA访问的合法性认证.     

基于VT-x技术的xen虚拟机扩展设备模组

X86平台虚拟化技术在网络和嵌入式应用中具有广阔的发展空间,但是虚拟机对硬件设备的高效访问是一个有待研究的问题.目前流行的xen虚拟机环境中使用设备模组为虚拟机提供模拟的设备,随着硬件技术的发展,这种方法逐渐成为提高I/O性能的一个瓶颈.文章给出一种扩展设备模组,为虚拟机提供一个访问真实设备的接口.介绍了其透明访问和SmartMapping两大特性.     

KVM在分布式资源共享和隔离中的应用

在分析现有网络上资源隔离和共享访问中存在的问题的基础上,提出了一种基于KVM虚拟机的分布式用户隔离和资源共享访问方式。这种访问方式通过给每个登陆节点使用资源的用户创建一个内核级的虚拟机来管理他们的行为,从而做到了强隔离和强安全性。     

一种基于主观逻辑的动态信任关系评估方法

现有的复杂网络计算环境中安全问题日益严峻。如何在不同实体间建立信任关系是建立可信计算环境的关键所在。利用可信证明技术能够为信任关系的建立和维护提供证据,但是,现有的可信证明方法存在证据获取不够及时的问题,并且依据证明方法建立信任关系的理论研究不足,针对这些问题提出一种基于主观逻辑的动态信任关系评估方法。首先,建立基于行为证明的信任关系评估模型;然后利用确定下推自动机DPDA(Deterministic Push Down Automata)描述程序的预期行为,通过虚拟机内省技术动态验证程序的实际行为是否与预期行为保持一致,从而判断程序的可信性;最后,根据证明结果进行信任关系评估。通过实验表明该方法能够动态验证程序的行为,使得信任评估更加准确。     

基于可信计算的云用户安全模型

随着云计算的发展,它的安全问题不容忽视。根据云用户所面临的数据安全及身份的隐私性问题,提出了基于可信计算的云用户安全模型。安全模型以可信计算技术为支撑,除了采用传统的安全策略外,提出了建立私有虚拟机,为用户提供一个私密的运行空间,防止其他恶意用户或管理员访问该虚拟机;给出了用户信息匿名化的方法,当高安全级用户申请服务和变更服务时保证用户身份信息的私密性,防止服务提供商恶意利用和泄露用户信息,为用户提供一个安全的运行环境。     

基于无干扰理论的虚拟机可信启动研究

云计算作为一种新型高价值计算系统,目前被广泛应用于各行业领域;等保2.0中也提出了对其应用主动免疫可信计算技术进行动态可信验证的要求.云计算模式下,虚拟机作为用户使用云服务的直接载体,其可信启动是虚拟机运行环境可信的基础.但由于虚拟机以进程的形式运行在物理节点上,其启动过程呈现出高动态性,且多虚拟机域间存在非预期干扰等特点;而现有的虚拟机可信启动方案存在虚拟机启动过程的动态防护性不足、缺乏多虚拟域间非预期干扰性排除等问题.针对上述问题,提出一种基于无干扰理论的虚拟机可信启动研究方案.首先,基于无干扰理论,提出了虚拟机进程的运行时可信定理;进一步地,给出了虚拟机可信启动的定义并证明了虚拟机可信启动判定定理.其次,依据虚拟机可信启动判定定理,基于系统调用设计监测控制逻辑,对虚拟机启动过程进行主动动态度量与主动控制.实验结果表明所提方案能够有效排除复杂云环境下多虚拟机间非预期干扰,保证虚拟机启动过程的动态可信性,且性能开销较小.     

Building Automated Trust Negotiation architecture in virtual computing environment

Automated Trust Negotiation (ATN) is an important method to establish trust relationship between two strangers by exchanging their access control policies and credentials. Unfortunately, ATN is not widely adopted because of the complexity and multiformity of negotiation policies, especially in virtual computing environment, where the situation becomes worse than in traditional computing environment, due to the fact that a host with multiple virtual machines needs to be deployed with multiple negotiation policies. Moreover, all of these policies for each virtual machine must be upgraded and checked. To ease the burden on the administrator when deploying ATN access control policies and credentials in virtual computing environment, we propose an automated trusted negotiation architecture called virtual automated trust negotiation (VATN) to centralize ATN policies and credentials for multiple virtual machines in a physical node into a privileged virtual machine. VATN puts policy compliance checker and credential verification control in each virtual machine to improve the execution efficiency of trust negotiation. We implement VATN in Xen virtualization platform. Finally, we discuss the correctness of policy consistency checking and make performance analysis of VATN implemented in Xen.     

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.     

云环境中可信虚拟平台的远程证明方案研究

云环境中如何证明虚拟平台的可信,是值得研究的问题.由于云环境中虚拟平台包括运行于物理平台上的虚拟机管理器和虚拟机,它们是不同的逻辑运行实体,具有层次性和动态性,因此,现有的可信终端远程证明方案,包括隐私CA （privacy certification authority,简称PCA）方案和直接匿名证明（direct anonymous attestation,简称DAA）方案,都并不能直接用于可信虚拟平台.而TCG发布的Virtualized Trusted Platform Architecture Specification 1.0版中,可信虚拟平台的远程证明方案仅仅是个框架,并没有具体实施方案.为此,提出了一种自顶向下的可信虚拟平台远程证明实施方案——TVP-PCA.该方案是在虚拟机中设置一个认证代理,在虚拟机管理器中新增一个认证服务,挑战方首先通过顶层的认证代理证明虚拟机环境可信,然后通过底层的认证服务证明运行于物理平台上的虚拟机管理器可信,顶层和底层证明合起来确保了整个虚拟平台的可信,有效解决了顶层证明和底层证明的同一性问题.实验结果表明,该方案不仅能够证明虚拟机的可信,而且还能证明虚拟机管理器和物理平台的可信,因而证明了云环境中的虚拟平台是真正可信的.     

一种改进的基于可信计算技术的虚拟机迁移方法

云计算技术越来越受欢迎,而作为节点的用户在使用云计算资源时,由于资源分配原因,可能会迁移到其他节点。在迁移过程中,会产生数据泄露等不安全事件。拟基于可信计算技术,提出一个安全的虚拟机迁移方法。该方法基于可信云计算平台模型,方法修改模型中的TC（TrustCoordinator）,使可信节点承担可信第三方的职责。在此基础上,通过传递随机数方法,使可信节点和PCA（PrivacyCerti—ficationAuthority）验证对方是否可信,可信则迁移虚拟机,否则拒绝迁移。     

一种基于虚拟机的可信操作系统模型

回顾了操作系统的发展以及对虚拟机和可信计算的支持情况,分析了已有的几种代表性的系统模型,提出一种新的模型TOSVM,并详细描述了TOSVM的特殊之处,仔细分析了该模型的重要组件,还列出了该模型的两维度三模式几种代表性处理过程来说明TOSVM的先进性。     

IaaS环境可信证明方法研究

提出一种基于时间戳的基础设施即服务(IaaS)动态可信证明方法。通过对云节点进行实时的动态度量,并将度量结果与度量时间绑定,验证云节点的当前运行状态可信。基于该方法,结合IaaS的服务业务流程,设计云节点注册证明、虚拟机启动证明及虚拟机关闭证明等远程证明方法,证明用户虚拟机运行于状态可信的云节点上,同时保证虚拟机数据的完整性和机密性。     

一种基于虚拟隔离的数据可信存储技术研究与实现

针对数据在开放式网络环境中存储和使用过程中存在的信息泄露风险,本文提出了一种基于虚拟隔离的数据可信存储体系结构。该结构借鉴可信计算技术中的信任根源的设计思想,通过可信存储根来验证用户身份合法性和管理数据访问权限,并将数据集中加密存储在服务器中;在终端用户对数据的使用过程中,利用本地内存和磁盘虚拟隔离技术保证数据在使用过程中的安全性,防止非授权用户和进程将数据泄漏到非保护区域。对本文所设计实现的基于虚拟隔离的数据可信存储系统的测试和安全性分析表明:该结构能够很好地保障开放网络环境中数据的存储、使用、流转和销毁的全生命周期的安全。     

服务器虚拟化安全机制研究

服务器虚拟化技术立足于操作系统和CPU提供的权限控制,由工作在底层的虚拟机监控器为客户机提供资源的实时监控、授权访问、追踪审计等安全功能;同时虚拟机监控器自身采用可信计算技术,实现动态的可信认证;配合其他安全策略规划,服务器虚拟化为客户机提供更好的私密性和完整性保护.