可信计算技术研究与应用

在网络信息技术高速发展和信息安全威胁肆虐的今天,各类信息环境均要面临如何保障其自身运行环境的安全可信问题.文中通过对可信计算技术,这一结合安全软硬件信息技术的研究与分析,通过其自身的安全机制与物理防御能力,以及信任链验证体系,为信息系统环境与身份识别环境提供一种有效的可信环境实现方法.     

操作系统安全可信链的研究与实现

论文首先描述了可信计算的基本概念,然后重点结合可信计算的要求,安全操作系统的概念,以及操作系统安全可信链的思想,探讨安全可信链Linux操作系统上的实现方案。文章研究并实现的Linux的可信过程包括启动可信、文件系统可信、应用软件可信,每个可信阶段都是安全可信链的独立而且富有联系的部分,最终保证整个系统的可信性。     

基于TPM的可信集群系统设计与实现

集群系统既有分布式系统的特点,又有单一系统的特征。由于传统集群计算节点缺少可信计算平台的支持,集群作为一个单一的系统缺少可信安全技术的支持。作为一个分布式系统,其可信安全机制和信任链传递机制又很不同于单机系统。在TCG可信计算的规范和可信链的基础之上,提出了可信集群的构架,构建了基于TPM的可信集群,实现了基于可信集群架构的可信集群系统。针对集群中的应用,对所实现的可信集群系统如何解决集群中的可信安全问题作了探讨和研究。     

《可信计算体系结构》标准产业化应用

可信计算是一种计算运算与安全防护同时进行的新计算模式,通过对计算过程的可管可测,为通用计算平台提供对恶意代码或非法操作的主动免疫能力。可信计算体系结构的脉络是,将国产密码体系作为可信基础,将可信平台控制模块作为可信计算的信任根,并以可信主板为可信计算的平台,将可信网络作为可信过程交互的纽带,对上层业务应用进行透明支撑,保障应用执行环境和网络环境安全。本文介绍了《可信计算体系结构》标准的相关内容,包括可信计算体系结构的原理及功能、核心组件及其在多种平台环境中产业化落地的应用等。《可信计算体系结构》标准为可信计算产业化过程在设计实现和部署应用方面提供规范和指南,促进了可信计算技术及其产业化更快更好地有序发展。     

基于可信计算的可信应用研究

探讨了基于可信计算的可信应用目前缺乏的主要原因,深入剖析了基于虚拟机的可信平台和基于可信计算的可信Web服务体系结构、工作机制和应用流程,以及简要介绍了可信计算在AdHoc、传感器网络、网格计算、数字版权管理和RFID中的可信应用。通过对可信计算应用的研究,为推动可信计算技术的广泛应用具有重要的意义,最后对可信计算技术的应用进行了展望。     

基于可信计算的终端安全防护系统

文中重点讨论了C2安全级别的可信计算改造,以可信计算机中的信任根为基础,利用参考监视器模型可信增强内核概念,采用安全控制、密码保护和可信计算等安全技术对Windows操作系统进行可信计算改造。通过构建操作系统安全内核,并有效结合现有内网安全监控与管理系统,针对应用定制安全策略,从而构建可信的终端安全环境。     

嵌入式可信平台构建技术研究

为了解决嵌入式终端缺乏完整性度量和应用软件任意执行的问题,在研究可信计算技术、嵌入式可信密码模块和服务模块的基础上,通过引入星形链可信传递模型和软件签名验证机制,设计了在内核空间软件签名验证的实现方案,构建了针对嵌入式设备的可信平台体系结构。该嵌入式可信平台可保证终端的完整性和应用软件的可信启动,可防止恶意代码的破坏,有效提高了嵌入式终端设备的安全性和可信性。     

基于TNC的可信接入控制技术研究

计算平台接入网络时的可信状态对网络安全具有重要的影响,为此可信计算组织TCG提出了TNC架构用以解决计算平台的可信接入问题,该架构提出了可信接入的模型和基本方法,已成为业界的研究热点.通过研究基于TNC架构的可信接入控制技术,实现了具有可信接入控制功能的可信交换机,并给出了可信接入控制应用解决方案,表明基于TNC的可信接入控制技术可以有效地从网络入口处防止非法或不可信终端给网络带来的潜在安全威胁.     

一种可信网络安全平台实现方案

目前单一、孤立的安全防护设备越来越难以胜任计算机网络的安全防护工作,基于源端身份认证和完整性校验的可信计算连接(TNC)架构将可信性由终端平台延伸至网络,一定程度上为网络提供了可信性保障。文中在研究TNC的基础上提出了对可信网络概念的一些新的认识,并设计了一种可信网络安全平台实现方案。     

一种基于EAP的可信网络接入机制

入网终端的可信状态对整个网络的安全具有十分重要的影响,可信计算组织TCG的可信网络连接TNC正是为解决可信接入的问题提出,已成为一个研究热点。基于TNC体系和EAP协议设计了可信网络接入机制。该机制利用接入控制协议交换量化的终端可信度、身份等信息,并根据接入策略确定是否允许终端入网。通过对接入控制协议的健壮性分析,表明该机制能有效实现终端的入网控制,从源头保障网络安全。     

云计算中动态可信平台模块的实现

针对目前在云计算环境中用户虚拟计算环境不可信的问题,利用可信平台模块虚拟化技术,在云服务器端为用户构造一个虚拟可信平台模块,然后以虚拟可信平台模块为基石,为用户在云服务器端构造了一个虚拟的可信计算环境,从而使现有的云计算用户中虚拟计算环境的可信情况获得了有效保障。通过与现有的可信平台模块虚拟化方案作对比发现,所提方案不仅周全地考虑了在云计算中虚拟机效率损耗的相关问题,而且相较显著提高了它的安全性和执行效率,更加适合被应用于用户虚拟计算环境。     

Trusted auditing method of virtual machine based on improved expectation decision method

Whether the cloud computing environment is credible is the key factor in the promotion and effective use of cloud computing.For this reason,the expected value decision method in risk decision-making was improved.The usage scenarios was redefined,the cost and benefit of audit scheme was digitized,and a virtual machine trusted auditing strategy based on improved expectation decision method was proposed.Several levels of security protection for the user virtual machine was provided,and the optimal audit scheme was selected autonomously according to the security protection level chosen by the user for the virtual machine.The virtual machine introspection (VMI) technology was used to obtain the virtual machine information that needs to be audited.The designed encryption mechanism was used to protect the security of users selected security protection level,so as to ensure the security of user virtual machine selection audit strategy.Finally,the simulation results show that the scheme has good performance and validity.     

Survey on trusted cloud platform technology

Information security technology confronts severe challenges because of the safety demands of cloud computing.The trustworthiness and self-safety of cloud computing platform are the foundation of cloud computing security.The confidence of cloud users is the key issue the deep development and popularization for cloud computing.The trusted cloud computing technology provides a feasible solution.From the standpoint of guaranteeing the trustworthiness of cloud computing platform,related research progresses on trusted virtualization,construction of trusted cloud platform and trusted virtual machine were introduced.Additionally,the characteristics,application scopes and effectiveness of typical schemes were analyzed and compared.Finally,current limitations and possible directions for future research were discussed.     

Label-based protection scheme of vTPM secret

The virtual trusted platform module (vTPM) played an important role in virtualization of trusted computing.According to security problems of existed vTPM,a protection scheme based on vTPM label was proposed.Firstly,a vTPM label was created for each virtual machine.This label had four main components,signature information,encryption information,measurement information and status information.Then,the security-enhanced vTPM dynamic migration protocol based on vTPM label status information was designed,to ensure the security of vTPM during live migration based on status information of vTPM label.Experiments show that the proposed scheme can protect vTPM secrets effectively and the increased performance cost during live migration is only 19.36%.     

New extension method of trusted certificate chain in virtual platform environment

When using trusted computing technology to build a trusted virtual platform environment,it is a hot problem that how to reasonably extend the underlying physical TPM certificate chain to the virtual machine environment.At present,the certificate trust expansion schemes are not perfect,either there is a violation of the TCG specifications,or TPM and vTPM certificate results inconsistent,either the presence of key redundancy,or privacy CA performance burden,some project cannot even extend the certificate trust.Based on this,a new extension method of trusted certificate chain was proposed.Firstly,a new class of certificate called VMEK (virtual machine extension key) was added in TPM,and the management mechanism of certificate VMEK was constructed,the main feature of which was that its key was not transferable and could be used to sign and encrypt the data inside and outside of TPM.Secondly,it used certificate VMEK to sign vTPM’s vEK to build the trust relationship between the underlying TPM and virtual machine,and realized extension of trusted certificate chain in virtual machine.Finally,in Xen,VMEK certificate and its management mechanism,and certificate trust extension based on VMEK were realized.The experiment results show that the proposed scheme can effectively realize the remote attestation function of virtual platform.     

可信终端动态运行环境的可信证据收集机制

可信计算的链式度量机制不容易扩展到终端所有应用程序,因而可信终端要始终保证其动态运行环境的可信仍然困难.为了提供可信终端动态运行环境客观、真实、全面的可信证据,提出了可信终端动态运行环境的可信证据收集机制.首先,在可信终端的应用层引入一个可信证据收集代理,并将该代理作为可信平台模块(trusted platform module,简称TPM)链式度量机制的重要一环,利用TPM提供的度量功能保证该代理可信;然后通过该代理收集可信终端的内存、CPU、网络端口、磁盘文件、策略配置数据和进程等的运行时状态信息,并利用TPM提供的可信存储功能,保存这些状态信息作为终端运行环境的可信证据,并保障可信证据本身的可信性.该可信证据收集机制具有良好的可扩展性,为支持面向不同应用的信任评估模型提供基础.在Windows平台中实现了一个可信证据收集代理的原型,并以一个开放的局域网为实验环境来分析可信证据收集代理所获取的终端动态运行环境可信证据以及可信证据收集代理在该应用实例中的性能开销.该应用实例验证了该方案的可行性.     

可信计算研究发展分析

可信计算是信息安全领域的一个新的研究分支,如何建立高效安全的可信计算机制是当前研究的热点,具有极其广泛的应用背景。这里详细介绍和分析可信计算的国际发展历程、相关定义、关键技术、相关国际标准、相关规范。基于以上分析,指出目前可信计算研究存在理论滞后于应用,部分关键技术尚未攻克,缺乏配套软件系统等问题。最后指出可信计算在基础理论、关键技术和相应应用方面亟待解决的问题。     

云计算环境下可信虚拟机管理模型

为了解决云计算环境下虚拟机管理存在的管理域特权过于集中和用户策略易被恶意篡改等问题,提出了一种可信虚拟机管理模型。模型首先对虚拟机管理域进行了细粒度的划分,赋予管理员和用户不同的管理特权,防止管理员随意访问用户的数据;利用可信计算技术建立可信通道分发用户策略,防止管理员恶意篡改用户策略。安全性分析与实验测试表明,该模型可以有效保护用户数据和用户策略的安全性。