基于可信计算平台的静态客体可信验证系统的设计与实现

在安全操作系统中,通常采用了多种访问控制模型来保证静态客体的内容的机密性和完整性.但是,传统的访问控制政策不能保证静态客体内容的真实性.因此,安全操作系统中的客体并不可信.本文首先分析了操作系统中客体的类型,总结了安全操作系统中对静态客体的处理存在的问题,提出可信静态客体的概念并分析其特点.为了保证可信静态客体内容的真实性,提出了基于TPM的静态客体可信验证系统.该系统将生成可信静态客体的映像文件,映像文件记录某可信静态客体的来源、各次处理行为和内容变化的签名并存于TPM中.最后对该可信验证系统进行了安全和性能分析.分析表明,该可信验证系统可以保证可信静态客体内容的真实性,为进一步建立可信计算环境提供了基础.     

可信操作系统中可信客体的研究

分析了操作系统中客体的类型,将客体分为静态客体和动态客体,然后总结了安全操作系统中对客体的处理存在的问题。在此基础路上,提出可信静态客体、可信动态客体和可信客体的概念,并分析了可信客体的特点以及与安全客体的关系。最后提出了在可信操作系统客体的可信需求。为下一步将要开展的工作奠定基础。     

一种新的用户登录可信认证方案的设计与实现

用户登录身份认证是建立操作系统可信性中一个非常重要的环节。操作系统采用口令、智能卡、USBKEY,甚至还采用了指纹、虹膜等认证方式来确认用户的身份,除了存在密码容易被遗忘、猜测、截获等一系列安全隐患外,还存在身份信息的存储安全和单向认证问题。基于可信计算联盟的规范,分析了操作系统用户登录传统认证方式的缺陷,提出了一种新的用户登录认证方式：基于可信平台模块(TPM)的用户登录可信认证。该认证方式是利用PC机USB接口外接TPM,将用户的身份信息、相关的密钥信息等存储在TPM中,并利用USBKEY技术、动态的口令技术来确保用户身份的真实可信。该认证方式克服了操作系统用户登录传统认证方式的缺陷,支持双向认证,为计算机获得更高的安全保障,进一步建立可信计算环境提供了基础。     

利用netfilter/iptables实现操作系统的伪装

黑客在攻击目标系统之前，扫描是必不可少的一个环节，通过扫描可以了解目标运行的操作系统、存在的漏洞等。为了有效防止黑客的扫描攻击，该文提出了利用netnlter／iptables技术实现操作系统的伪装。这种方法不需要修改TCP／IP协议栈，对内核的影响很小，保证了系统运行的稳定性。通过为黑客提供虚假的信息，能够成功欺骗黑客使其攻击缺少针对性，从而，有效的保护了系统的安全性。     

一种可信虚拟平台构建方法的研究和改进

为了减小虚拟环境下虚拟可信平台模块(v TPM)实例及系统软件可信计算基(TCB)的大小,同时进一步保护v TPM组件的机密性、完整性和安全性,解决传统虚拟可信计算平台下可信边界难以界定的问题,文章提出了一种新的构建可信虚拟平台的方法和模型。首先,将Xen特权域Domain 0用户空间中弱安全性的域管理工具、v TPM相关组件等放置于可信域Domain T中,以防止来自Domain 0中恶意软件的攻击及内存嗅探,同时作为Xen虚拟层上面的安全服务实施框架,Domain T可以给v TPM的相关组件提供更高级别的安全保护。其次,通过重构Domain 0中拥有特权的管理和控制应用软件,将特权域的用户空间从可信计算基中分离出来,进而减小虚拟可信平台可信计算基的大小。最后,设计并实现了新的基于可信虚拟平台的可信链构建模型。通过与传统可信虚拟平台比较,该系统可以有效实现将虚拟化技术和可信计算技术相融合,并实现在一个物理平台上同时运行多个不同可信级别的操作系统,且保证每个操作系统仍然拥有可信认证等功能。     

基于TCM的嵌入式可信终端系统设计

针对目前各种嵌入式终端的安全需求,借鉴普通安全PC中TPM的应用情况,结合操作系统微内核技术,提出一种嵌入式可信终端设计方案,该方案基于可信根TCM,实现了自启动代码、操作系统到上层应用程序的"自下而上"的可信链传递,适用于嵌入式终端的安全应用.最后,通过设计一个试验系统,重点阐述了可信启动的具体实现步骤,并分析了因此带来的性能变化.     

一种改进的基于动态身份远程用户认证方案

基于动态身份远程用户认证可有效防止用户关键信息泄露,保证已认证用户通过授权获取网络服务.针对Wen-Li提出的基于动态身份远程用户认证与密钥协商方案进行安全性分析,指出该方案存在安全缺陷,可能导致泄露用户部分关键信息,进而遭受网络攻击.在保留Wen-Li方案优点的基础上提出一种改进的远程用户认证方案,重新设计了认证过程中的会话密钥和密钥确认消息.与Wen-Li方案相比,改进方案能够抵御中间人攻击以及盗窃智能卡攻击,并增强了方案的前向安全性.     

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.     

可信虚拟平台中的双AIK签名机制

在Xen虚拟平台中,用于完整性认证的虚拟可信平台模块(TPM)存在身份证明密钥(AIK)泄露隐患。为此,提出一种适用于可信虚拟平台的双AIK签名机制,以及与之配合的远程完整性认证协议,使用不同AIK对物理平台完整性信息及虚拟机内部完整性信息进行分开签名。安全性分析表明,该机制能解决Xen平台的身份密钥泄露问题。     

基于ARP欺骗的中间人攻击的检测与防范

基于ARP欺骗的中间人攻击严重威胁着网络的安全。在分析了基于ARP欺骗的中间人攻击原理和现有解决方法后,提出一种使用动态绑定策略防范中间人攻击的方法,该方法对防范基于ARP欺骗的中间人攻击效果好。     

一种并行可复原可信启动过程的设计与实现

操作系统可信性的建立是从整个计算机系统加电引导开始直至操作系统运行环境最终的创建，对任意一次可能降低操作系统可信性的执行代码操作都要进行一致性度量。本文基于可信计算联盟的规范，分析了基于TPM的可信引导过程，提出了一种新的可信引导过程：并行可复原可信引导过程一在主机CPU与TPM之间采用并行工作方式，并支持被验证组件代码的备份和恢复。然后利用通道技术设计和实现了这一引导过程。最后对该引导过程进行了安全和性能分析，分析表明该引导过程可以使计算机获得更高的安全保障，为进一步建立可信计算环境提供了基础。     

一种针对TPM的抗重放攻击方案

可信平台模块（Trusted Platform Module,TPM）是可信计算技术的核心。可信计算平台需要TPM的可信测量能力、可信存储能力和可信报告能力,向用户证实平台是可信的。然而当前人们主要关心TPM的实现以及其上的应用开发,却很少讨论TPM本身的安全性。这样一方面很难使人们相信TPM本身是安全的,另一方面也不能很好的将TPM应用到安全领域中。对用户和TPM交互时所遵循的重要协议——对象无关授权协议OIAP进行分析,证明了该协议会受到重放攻击并提出了相应的解决方案。     

一个基于进程保护的可信终端模型

针对外包数据库系统中的隐私匹配问题,提出了基于分布针对计算机终端是网络系统中安全风险的根源问题之一,提出了一种新的基于进程保护的可信终端模型。该模型通过进程静态、动态保护和进程间无千扰来判定系统的可信性。进程静态保护的主要功能是确保进程代码和辅助文件的完整性,进程动态保护的主要功能是防止进程运行的相关数据被篡改,进程间无干扰的功能是基于无千扰理论判断进程交互的合法性。理论分析结果表明,该模型的可信性与基于可信根的无干扰可信模型等价。但该模型不仅有效克服了基于可信根的无千扰可信模型中的可信传递函数。Check( )的不合理性,而且将系统的状态、动作具体化,使得该模型更直观、具体,更容易理解,与实际的终端系统更相符。     

基于TPM的可信文件系统CIVFS的研究和实现

本文提出一种利用可信计算技术增强文件系统可信性的方法,以Linux为基础,设计实现了一个可信文件系统原型CIVFS.CIVFS是一个结合加密和完整性校验两种保护措施的文件系统,它借助堆式文件系统技术,嵌入在Linux内核中,添加了文件加密和完整性校验模块,利用TPM芯片提供的可信计算和安全存储等功能,增强了对系统安全组件和数据的安全保护.     

一种改进的内网安全防护策略

针对目前内网安全防护策略疏于监控的问题,提出了一种改进的内网安全防护策略.改进后的安全防护策略采用指纹对用户身份的合法性进行认证,对内网用户终端的安全防护策略进行验证,对终端非法外联进行管控,划分了内网可信主机边界、内网可信用户边界、服务器可信使用者边界,有效地增强了内网安全,抵御了网络攻击.     

一种改进的PGP安全电子邮件系统

USB安全锁是网络身份认证系统中常用的信息载体,具有较高的可靠性。该文引入N分法密钥概念,结合USB安全锁的认证协议,提出一种改进的PGP电子邮件系统。在安全通信时,利用USB安全锁进行身份认证和密钥管理,无须可信第三方的介入。实验结果证明,该系统可以有效地抵抗重放攻击和中间人攻击。     

主流平台中的可信路径安全机制分析

分析了可信路径及其基本的密切相关概念的内涵,阐释了主流平台中Linux、NT系列windows中的可信路径的基本原理。将目前针对Linux、windows两类主流平台的可信路径的主要攻击手段进行了试验,对该两类平台的可信路径的渗透情况作了试验并进行了对比分析。使用计算机信息系统安全等级保护中的有关指标对该Linux、NT系列windows的可信路径安全机制做了对比。