基于虚拟机自省的隐藏文件检测方法

通过检测虚拟机内部的隐藏文件,检测工具可以及时判断虚拟机是否受到攻击.传统的文件检测工具驻留在被监视虚拟机中,容易遭到恶意软件的攻击.基于虚拟机自省原理,设计并实现一种模块化的虚拟机文件检测方法FDM. FDM借助操作系统内核知识,解析虚拟机所依存的物理硬件,构建虚拟机文件语义视图,并通过与内部文件列表比较来发现隐藏文件. FDM将硬件状态解析和操作系统语义信息获取以不同模块实现,不仅具备虚拟机自省技术的抗干扰性,还具备模块化架构的可移植性与高效性.实验结果表明, FDM能够准确快速地检测出虚拟机内部的隐藏文件.     

一种基于虚拟机自省的安全容器管理方法

随着容器的发展,基于容器的云原生被广大云服务商应用。相较于虚拟机,容器更加轻量,但是容器面临着隔离能力不足的问题,如果攻击者从虚拟机内容器中逃逸,运行于虚拟机内的容器管理工具也可能受到攻击,不再可信。文章提出一种基于虚拟机自省的安全容器管理方法来管理虚拟机内容器,该方法可以在虚拟机外自动获取并更改虚拟机内容器的执行状态。由于管理工具在虚拟机管理层中运行,因此即使虚拟机被攻击者控制,虚拟机也是安全的。为了实现自动干预目标容器的执行状态,文章提出一种无客户端的系统调用注入方法,可以高效地重用目标虚拟机的系统调用。此外,文章提出一种高性能的内核保护和恢复方法,用于在不可信虚拟机操作系统中正确执行管理操作。实验结果表明,文章提出的方法可以执行常见的容器管理操作。     

基于VMFUNC的虚拟机自省触发机制

虚拟化技术作为云计算的基础得到了广泛应用,但随之而来的虚拟机安全问题日趋严重.虚拟机自省作为一种从外部监控虚拟机内部运行状态的方法,为解决虚拟机安全问题提供了新视角,但同时也引入了巨大开销,阻碍了实际应用.提出了一种基于VMFUNC的虚拟机自省(virtual machine introspection, VMI)触发机制.该机制借助CPU硬件特性VM-Function以及RDTSC指令模拟,将调用时产生VM Exit开销降至最低;利用VMFUNC的功能为目标虚拟机切换备用扩展页表,避免VMI程序运行时对虚拟机执行的中断;通过重载VMFUNC指令和Xentrace的功能实现高效的触发与信息传递机制,主动触发VMI程序运行,克服了VMI程序常驻带来的大量资源消耗.实现了虚拟机自省即服务系统,并进行了实验验证.结果表明：本系统带来额外性能开销不超过2%,使VMI在实际云环境中的广泛应用成为了可能.     

虚拟机自省技术研究与应用进展

虚拟机自省技术是备受学术界和工业界关注的安全方法,在入侵检测、内核完整性保护等多方面发挥了重要作用.该技术在实现过程中面临的一个核心难题是底层状态数据与所需高层语义之间的“语义鸿沟”,该难题限制了虚拟机自省技术的发展与广泛应用.为此,本文基于语义重构方式的不同将现有的虚拟机自省技术分为四类,并针对每一类自省技术中的关键问题及其相关工作进行了梳理;然后,在安全性、性能及可获取的高层语义信息量等方面对这四类方法进行了比较分析,结果显示不同方法在指定比较维度上均有较大波动范围,安全研究人员需综合考虑四类方法的特点设计满足自身需求的虚拟机自省方案.最后,本文详细介绍了虚拟机自省技术在安全领域的应用情况,并指出了该技术在安全性、实用性及透明性等方面需深入研究的若干问题.     

VMOffset:虚拟机自省中一种语义重构改进方法

虚拟机自省是一种在虚拟机外部获取目标虚拟机信息,并对其运行状态进行监控分析的方法.针对现有虚拟机自省方法在语义重构过程中存在的可移植性差、效率较低的问题,提出了一种语义重构改进方法VMOffset.该方法基于进程结构体成员自身属性制定约束条件,可在不知道目标虚拟机内核版本的情况下,自动获取其进程结构体关键成员偏移量,所...     

IVirt:基于虚拟机自省的运行环境完整性度量机制

完整性度量是检测程序篡改的重要方法,但是在虚拟化环境下传统的检测方法已体现出不足.例如,度量软件与被度量对象处于相同操作系统中易受攻击.该文从安全性和性能两方面出发,提出了一种基于虚拟机自省的完整性度量机制IVirt(Integrity for Virtualization).该机制从虚拟机外部通过地址转换和内容定位得到所需的虚拟机内存数据,从而对虚拟机内部的程序进行完整性度量,以检验程序是否遭到篡改.该文以典型的虚拟机监视器Xen为例实现了IVirt原型系统.相比于同类工作,IVirt一方面将度量软件与被度量对象分离,防止度量软件遭到攻击;另一方面采用地址转换来度量运行时状态,这区别于采用事件拦截机制的度量方法,以降低性能开销.实验结果表明,该方法能够检测出虚拟机运行时的软件篡改,而且在性能上不会引入过高的代价.     

基于虚拟化技术的客户虚拟机内核模块检测方法

虚拟化技术是云计算的关键技术之一.同时,监视虚拟机又是虚拟化平台的一个重要功能.为了更好的获取客户虚拟机的内部信息,在Xen虚拟化环境中设计并实现了一种轻量级的虚拟机内核模块检测方法KMDM. KMDM驻留在宿主机里面,利用虚拟机自省机制来获取被监控虚拟机的内核模块信息.实验结果表明, KMDM能够全面检测客户虚拟机的内核模块信息,检测结果准确、可靠.     

一种基于虚拟机的动态内存泄露检测方法

内存泄露是一种常见的系统安全问题。虚拟技术是云计算的关键技术,虚拟机环境下的内存泄露不容忽视。而基于虚拟机的内存泄露检测技术尚未成熟。分析虚拟机Xen内核源码中与内存分配有关的代码,提出一种动态检测虚拟机中内存泄露的方法。该方法记录应用程序对资源的申请、释放以及使用情况,插入监测代码,最终检测出内存泄露的代码。实验结果表明,该方法能够有效地检测Xen虚拟机中的内存泄露。     

一种基于虚拟机的安全监测方法

随着虚拟化广泛应用于如云计算等各种领域,渐渐成为各种恶意攻击的目标.虚拟机的运行时安全是重中之重.针对此问题,提出一种适用于虚拟化环境下的监测方法,并且在Xen中实现虚拟机的一个安全监测原型系统.通过这个系统,特权虚拟机可以对同一台物理机器上的大量客户虚拟机进行动态、可定制的监控.特别地,本系统对于潜伏在操作系统内核中的rootkit的检测十分有效.这种安全监测方法能有效提高客户虚拟机以及整个虚拟机系统的安全性.     

基于VMI的虚拟机攻击防护机制研究

首先介绍了云计算基础设施即服务所存在的安全隐患,在此基础上对垫脚石攻击的防护机制作了分析。针对此攻击,提出了一种新的保护机制,即VMI攻击拦截机制,并对VMI攻击拦截机制进行了实现。     

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。     

基于虚拟机的计算机系统安全研究

该文分析了当前计算机系统面临的严峻的安全现状、现有的安全保护措施及其不足,并介绍了虚拟机技术,提出了用虚拟机技术保护计算机系统安全的新的措施.     

基于监控器时间开销的虚拟机发现方法

针对传统方法只能发现单一类型虚拟机的缺陷,提出基于虚拟机监控器时间开销的虚拟机发现方法。特定指令能使监控器运行时产生显著的额外开销,该方法能利用监控器执行不同指令序列产生的相对时间开销对虚拟机进行判别。实验结果表明,该方法能够准确发现目前3类主流虚拟机。     

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。     

一种基于双模式虚拟机的多态Shellcode检测方法

近年来,Shellcode攻击通常利用多态技术进行自我加密来绕过网络层设备的检测,而现有检测方法无法区分多态Shellcode与加壳保护代码.提出了一种基于双模式虚拟机的多态Shellcode检测方法,该方法改进了现有的GetPC定位机制,实现了Shellcode的初步定位,通过IA-32指令识别对网络流量的进行进一步过滤,利用有限自动机及其判别条件实现虚拟机控制流模式和数据流模式之间的切换,并通过结合现有的特征匹配技术实现对多层加密的多态Shellcode的检测.实验结果表明,针对大量真实的网络数据,该方法在保证高检测召回率的同时,能够实现对多态Shellcode与加壳保护软件的有效区分,避免了对正常流量的误报行为,并且时间开销介于静态分析与动态模拟之间,为网络层检测多态Shellcode提供了一种有效方法.     

基于指令相对吞吐率的虚拟机检测方法

对于常见的虚拟机检测方法仅适用于特定配置的虚拟机的不足,设计并实现一种基于特权指令与非特权指令的相对吞吐率变化的检测虚拟机的方法,检测过程采用查询-验证的方式。该方法可以成功地分辨出物理机环境与虚拟机环境的不同,并且事先只需了解较少的待检测目标的配置信息,对不同硬件配置的依赖性较小。