一种抵御内部人员攻击的云租户密钥保护方法

云计算作为一种新兴计算模式，近几年来对传统IT架构产生了巨大影响。然而，云计算也面临着新的安全挑战，例如，存储在云虚拟机内存中口令、密钥等易受到云平台内部人员发起的攻击。恶意云运维人员可通过简单命令获取云虚拟机的内存快照，再从内存快照中提取敏感数据（称作内存快照攻击）。本文为保护虚拟机内的加密密钥免受内存快照攻击，提出HCoper方案，HCoper在CPU内部完成所有加密计算，保证密钥不被加载到RAM中。HCoper采用key-encryption-key结构实现密钥动态调度，以支持多应用多密钥场景。主密钥存储在CPU寄存器中，数据加密密钥由主密钥加密后存储在RAM中。HCoper执行加密计算时，数据加密密钥将被解密并直接加载到CPU寄存器进行加密计算。HCoper作为Xen的内核模块，可防止其他进程访问持有密钥的CPU寄存器。HCoper旨在为租户提供加密计算服务，同时保证密钥（即主密钥，数据加密密钥）不受内部恶意人员的攻击。实验结果表明，HCoper可有效地防御内部人员发起的内存快照攻击，其带来的性能开销不影响实用性。