基于虚拟机的 Rootkit 检测系统

内核级 Rootkit 位于操作系统核心层,可以篡改内核地址空间的任意数据,对系统安全构成了巨大的威胁.目前基于虚拟机的 Rootkit 方面应用大都偏重于完整性保护,未对 Rootkit 的攻击手段和方式进行检测识别.文中在虚拟机框架下,提出了一种新型的 Rootkit 检测系统 VDR,VDR 通过行为分析可有效识别 Rootkit 的攻击位置方式,并自我更新免疫该Rootkit 的再次攻击.实验表明,VDR 对已知 Rootkit 的检测和未知 Rootkit 的识别均有良好效果,能迅速给出攻击信息,为系统安全管理带来很大方便.     

基于虚拟机的Rootkit检测系统

内核级Rootkit位于操作系统核心层,可以篡改内核地址空间的任意数据,对系统安全构成了巨大的威胁。目前基于虚拟机的Rootkit方面应用大都偏重于完整性保护,未对Rootkit的攻击手段和方式进行检测识别。文中在虚拟机框架下,提出了一种新型的Rootkit检测系统VDR,VDR通过行为分析可有效识别Rootkit的攻击位置方式,并自我更新免疫该Rootkit的再次攻击。实验表明,VDR对已知Rootkit的检测和未知Rootkit的识别均有良好效果,能迅速给出攻击信息,为系统安全管理带来很大方便。     

基于可信计算技术的计算环境安全增强

可信计算技术可以有效地保证用户计算环境不会被恶意破坏。本文运用完整性度量和可信传递的可信计算技术核心思想,分析讨论了从硬件到应用的可信传递的主要层次结构,给出了基于固定硬件可信模块、基于移动硬件可信模块和基于操作系统内核可信的三种可信计算环境安全增强方案。从实际情况出发,详细介绍了在应用层次实施可信机制和安全增强的模型与方法,该方法能够兼容用户现有硬件平台和操作系统,在不影响用户业务的前提下有效地增强计算环境的安全性。     

面向异构BIOS环境的Rootkit通用性检测方法

在传统木马模型框架的基础上,对Rootkit协同隐藏形式化模型进行分析和改进,实现了一个面向异构BIOS环境的Rootkit形式化检测模型。该模型根据协同隐藏思想,将整个检测流程分为三个模块。对多种异构BIOS环境下的Rootkit样本进行研究,并结合可信计算思想,提出基于可信计算的检测方法。该方法和Rootkit形式化检测模型相结合,根据多个异构BIOS环境的Rootkit样本分析结果建立三条可信链,对不同模块提出不同检测思想,如：基于可信计算的完整性检测方法、检测中断向量表入口地址等。实验结果表明,该检测方法对异构BIOS环境下不同系统环境的Rootkit可进行有效检测。     

基于TPM 2.0的内核完整性度量框架

针对当前的完整性度量技术无法支持可信平台模块(TPM)2.0规范的问题,对Linux内核完整性度量架构(IMA)进行改进,设计基于TPM 2.0的内核完整性度量框架,同时基于TPM 2.0芯片实现支持TPM 2.0规范的Linux可信内核。测试结果表明,IM A 2.0可以基于TPM 2.0对系统关键文件进行完整性检测,同时抵御对内核文件的篡改攻击。     

操作系统内核的动态可信度量模型

动态可信度量是可信计算的研究热点和难点,针对由操作系统内核动态性所引起的可信度量困难问题,提出一种操作系统内核的动态可信度量模型,使用动态度量变量描述和构建系统动态数据对象及其关系,对内核内存进行实时数据采集,采用语义约束描述内核动态数据的动态完整性,通过语义约束检查验证内核动态数据是否维持其动态完整性。给出了模型的动态度量性质分析与证明,模型能够有效地对操作系统内核的动态数据进行可信度量,识别对内核动态数据的非法篡改。     

嵌入式实时操作系统可信计算技术研究

可信计算能有效提高嵌入式实时操作系统的安全性,但现有的可信计算技术较难满足该系统实时性和低功耗的要求。为此,提出一种基于VxWorks内核的可信计算解决方案。设计嵌入式实时可信平台模块和可信软件栈,实现基于完整性度量证书的信任链传递结构和轻量级访问控制框架。实验结果证明,可信平台模块相比SW-TPM模块平均命令执行时间节省了65.81%,轻量级访问控制框架对系统内核的性能影响也较小,可满足嵌入式实时操作系统的应用要求。     

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。     

基于新型VMI技术的内核Rootkit检测方案

随着互联网的发展,当今社会对于信息安全的关注度越来越高。内核级Rootkit能够隐藏自身及恶意软件,对系统安全产生了严重威胁。现有基于虚拟化技术的内核Rootkit检测方案主要针对系统静态Hook进行检测和保护,对基于动态Hook的攻击行为缺乏有效的分析和防御手段。为了解决上述问题,设计并实现了一种基于新型VMI(Virtual Machine Introspection)的检测内核Rootkit的通用系统,对内核静态和动态Hook都能够进行检测和保护。实验表明,系统成功检测出内核级Rootkit对于内核Hook的攻击和篡改,对大量常见的内核Rootkit都有效,同时对于基于动态Hook的攻击行为也能够及时报警,能够有效增强系统对于Rootkit的检测能力。     

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Linux系统调用的内核级Rootkit技术研究

系统调用是用户程序和操作系统进行交互的接口。劫持系统调用是内核级Rootldt入侵系统后保留后门常用的一项的技术。研究Linux系统调用机制及系统调用劫持在内核级Rootkit中的应用可以更好地检测和防范内核级Rootkit,使Linux系统更加安全。文中在分析Linux系统调用机制的基础上,研究了内核级Rootldt劫持系统Linux系统调用的5种不同方法的原理及实现,最后针对该类内核级Rootkit给出了3种有效的检测方法。在检测过程中综合利用文中提出的几种检测方法,能提高Linux系统的安全性。     

基于硬件虚拟化的安全高效内核监控模型

传统的基于虚拟化内核监控模型存在两个方面的不足:(1) 虚拟机监控器(virtual machine monitor,简称VMM)过于复杂,且存在大量攻击面(attack surface),容易受到攻击;(2) VMM执行过多虚拟化功能,产生严重的性能损耗.为此,提出了一种基于硬件虚拟化的安全、高效的内核监控模型HyperNE.HyperNE舍弃VMM中与隔离保护无关的虚拟化功能,允许被监控系统直接执行特权操作,而无需与VMM交互;同时,HyperNE利用硬件虚拟化中的新机制,在保证安全监控软件与被监控系统隔离的前提下,两者之间的控制流切换也无需VMM干预.这样,HyperNE一方面消除了VMM的攻击面,有效地削减了监控模型TCB(trusted computing base);另一方面也避免了虚拟化开销,显著提高了系统运行效率和监控性能.     

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。     

Design and implementation of a trusted monitoring framework for cloud platforms

Virtualization is a pillar technology in cloud computing for multiplexing computing resources on a single cloud platform for multiple cloud tenants. Monitoring the behavior of virtual machines (VMs) on a cloud platform is a critical requirement for cloud tenants. Existing monitoring mechanisms on virtualized platforms either takes a complete VM as the monitoring granularity, such that they cannot capture the malicious behaviors within individual VMs, or they focus on specific monitoring functions that cannot be used for heterogeneous VMs concurrently running on a single cloud node. Furthermore, the existing monitoring mechanisms have made an assumption that the privileged domain is trusted to act as expected, which causes the cloud tenants’ concern about security because the privileged domain in fact could not act as the tenants’ expectation. We design a trusted monitoring framework, which provides a chain of trust that excludes the untrusted privileged domain, by deploying an independent guest domain for the monitoring purpose, as well as utilizing the trusted computing technology to ensure the integrity of the monitoring environment. Moreover, the feature of fine-grained and general monitoring is also provided. We have implemented the proposed monitoring framework on Xen, and integrated it into OpenNebula. Our experimental results show that it can offer expected functionality, and bring moderate performance overhead.     

基于TPM的嵌入式可信计算平台设计

增强工业嵌入式系统的安全性是当今工业信息安全领域研究的核心议题。只依靠软件的安全机制已经不能充分地保护信息安全,而现有的可信平台模块是专为个人计算机设计的,不能满足工业嵌入式系统的特殊需求。通过研究可信计算技术,设计了基于可信平台模块TPM的嵌入式可信计算平台,并从软件结构和硬件结构,分析了可信平台模块和信任链的传递机制。最后,在ZYNQ硬件平台上进行可信验证,通过内核伪造攻击测试,验证了设计的正确性,从而确保了工业嵌入式平台的安全可信。