可信云存储环境下支持访问控制的密钥管理

可信云存储采用本地数据加解密来保证用户外包数据在网络传输和云端存储的安全性.该环境下数据拥有者通过对数据密钥的安全共享和管理来实现对不同用户的选择性数据访问授权控制.针对多数据拥有者可信云存储环境,以最小化用户的密钥安全传输/存储等密钥管理代价及其安全风险为目标,提出了一种新的基于全局逻辑层次图(global logical hierarchical graph, GLHG)的密钥推导机制的密钥管理方法.该方法通过GLHG密钥推导图来安全、等价地实施全局用户的数据访问授权策略,同时利用云服务提供商(半可信第三方)来执行GLHG密钥推导图结构的管理并引入代理重加密技术,从而进一步提高密钥管理执行效率.阐述了基于GLHG密钥推导图更新的动态访问控制支持策略,并对该方法进行安全性分析和实验对比分析.     

可信平台模块在云计算中的应用

该文分析云计算的发展现状,以及用户的重要数据在云环境下的虚拟数据中心存储过程中所产生的一系列安全问题。针对数据存储过程中所产生的安全问题,我们在云计算中引入了可信平台模块、虚拟化技术以及二者结合的虚拟可信平台模块,并介绍了可信平台模块的基本功能,主机平台上可信链的建立,以及SHA-1算法在云计算中的应用。     

可信数据库环境下无证书认证的可信密钥共享

基于DAS模型的可信数据库环境下,数据拥有者将数据加密以后存储于第三方数据库服务提供商,数据拥有者与被授权用户间的可信数据共享本质上是数据密钥的可信共享。现有的DAS模型中密钥管理方法的安全落脚点都是假设数据拥有者与各用户能事先分别安全共享一个用户密钥,而在可信数据库环境下如何进行数据拥有者与用户间的可信用户密钥共享却是一个未解决的问题。基于无证书签名认证机制,提出了一种可信数据库环境下的可信用户密钥共享协议,并对该协议的有效性和安全性进行了分析。该协议完全无需安全传输通道和可信第三方作为支撑,且有较好的执行效率;同时基于DL问题、Inv-CDH问题、q-StrongDH问题等数学难题,该协议被证明能有效抵御无证书安全模型下的各种攻击。     

数据摆渡在安全移动存储中的应用研究

当前针对移动存储设备的信息安全防护需求非常迫切,防止移动设备中的隐秘信息泄露问题尤其突出。采用可信网络接入（TNC）架构,基于数据摆渡技术实现对移动存储设备的可信域接入认证和数据文件在移动存储设备中的无协议摆渡,同时加入基于指纹识别的身份认证和用户对单个文件的操作授权机制来进一步提高移动存储的整体安全性。     

基于TrustZone的移动云环境指纹认证终端APP的设计和实现

针对指纹等生物特征在云环境下存在泄露的安全隐患,以及已有的生物特征认证方案安全性或便利性不足的问题,设计并实现了基于正交分解和TrustZone的可信指纹认证终端APP。利用TrustZone的硬件隔离机制,在可信执行环境中完成指纹特征提取、指纹模板生成等敏感操作,与普通执行环境中的应用隔离,从而抵挡恶意程序的攻击,保证认证过程的安全性。基于正交分解算法生成的指纹模板在保证可匹配性的同时融合了随机噪声,可以在一定程度上抵挡针对特征模板的攻击,使得指纹模板可以在云环境下存储和传输,解除用户与设备的绑定,提升了生物认证的便利性。实验和理论分析表明,指纹模板的相关性和随机性比原始特征和随机映射算法更高,有更强的安全性;另外时间和存储开销、识别的准确性的实验结果表明,所设计APP兼顾便利性和安全性,满足移动云环境下安全认证的需求。     

基于TrustZone的移动云环境指纹认证终端APP的设计和实现

针对指纹等生物特征在云环境下存在泄露的安全隐患，以及已有的生物特征认证方案安全性或便利性不足的问题，设计并实现了基于正交分解和TrustZone的可信指纹认证终端APP。利用TrustZone的硬件隔离机制，在可信执行环境中完成指纹特征提取、指纹模板生成等敏感操作，与普通执行环境中的应用隔离，从而抵挡恶意程序的攻击，保证认证过程的安全性。基于正交分解算法生成的指纹模板在保证可匹配性的同时融合了随机噪声，可以在一定程度上抵挡针对特征模板的攻击，使得指纹模板可以在云环境下存储和传输，解除用户与设备的绑定，提升了生物认证的便利性。实验和理论分析表明，指纹模板的相关性和随机性比原始特征和随机映射算法更高，有更强的安全性；另外时间和存储开销、识别的准确性的实验结果表明，所设计APP兼顾便利性和安全性，满足移动云环境下安全认证的需求。     

基于QEMU的虚拟可信平台模块的设计与实现

针对可信计算机系统信任链传递过程中的安全性缺陷,提出了在虚拟机中进行信任链传递的虚拟机穿越技术,并在QEMU虚拟机中实现了虚拟可信平台模块。虚拟可信平台模块通过采用信息代理的实现方式并利用虚拟机的封闭性和隔离性为可信计算机系统信任链传递提供了一个安全、高效和透明环境。通过KnoppixLinux分析和比较了QEMU虚拟机中实现的虚拟可信平台模块和Xen中基于可信平台模拟器的虚拟可信平台模块。     

基于可信云计算的非集中式元数据存储结构优化

在非集中式元数据的存储调用过程中,在硬件结构复杂、负载量大的情况下,参数设置优化步骤复杂,导致带宽达不到存储应用的期望,为此设计了一种基于可信云计算的非集中式元数据存储结构优化方法。设计非集中式元数据存储结构总体框架,计算最优元数据存储结构,通过能量检测对存储分区进行筛选,建立基于可信云计算的存储度量模型,设计可信度量存储报告机制,引入行列混合存储,设计内部结构分布图,实现结构优化。测试结果显示：在不同优化方法下,设计的优化方法所得到的存储结构下并行读写的写入带宽不会受到服务器数量变化的影响,高负载读写下的聚集带宽也较优。     

新的可信网络框架研究

由于传统可信网络接入技术存在接入网络后缺乏保护、对安全芯片的利用率低和信任链传递不够完善的不足,因此在综合可信网络关键技术的基础上,基于可信平台模块(TPM)提出一种新的可信网络框架.该框架在提高TPM安全芯片利用率的同时,增强了可信网络的安全性,使可信网络用户得到更高级别的安全保护,可信度量以及数据加密传输等技术的应用确保该框架具有更高的安全性、可靠性、可信性和匿名性.     

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DICE的证明存储方案

信息技术的不断发展和智能终端设备的普及导致全球数据存储总量持续增长,数据面临的威胁挑战也随着其重要性的凸显而日益增加,但目前部分计算设备和存储设备仍存在缺乏数据保护模块或数据保护能力较弱的问题.现有数据安全存储技术一般通过加密的方式实现对数据的保护,但是数据的加解密操作即数据保护过程通常都在应用设备上执行,导致应用设备遭受各类攻击时会对存储数据的安全造成威胁.针对以上问题,本文提出了一种基于DICE的物联网设备证明存储方案,利用基于轻量级信任根DICE构建的可信物联网设备为通用计算设备(统称为主机)提供安全存储服务,将数据的加解密操作移至可信物联网设备上执行,消除因主机遭受内存攻击等风险对存储数据造成的威胁.本文工作主要包括以下3方面:(1)利用信任根DICE构建可信物联网设备,为提供可信服务提供安全前提.(2)建立基于信任根DICE的远程证明机制和访问控制机制实现安全认证和安全通信信道的建立.(3)最终利用可信物联网设备为合法主机用户提供可信的安全存储服务,在实现数据安全存储的同时,兼顾隔离性和使用过程的灵活性.实验结果表明,本方案提供的安全存储服务具有较高的文件传输速率,并具备较高...     

基于TCM的全盘加密系统的研究与实现

基于可信计算技术中的可信根、信任链和可信存储的概念,设计并实现了一种基于TCM (trusted cryptography module)的全盘加密系统(full disk encryption system,FDES).FDES系统具有加密和认证功能,利用device-mapper(DM)提供的从逻辑设备到物理设备的映射框架机制,嵌入在Linux内核中,利用TCM芯片提供的加密、认证和存储等功能,实现对全部硬盘的透明加解密功能,从而确保了安全机制的不可旁路性和可靠性.     

可信服务链安全架构研究

针对网络功能虚拟化中服务链的安全性问题,提出一种基于可信计算的安全服务链架构。首先,基于可信计算为网络功能虚拟化架构设置可信管理中心模块,为虚拟网络功能实例的生成、服务链的生成和调整提供可信认证;然后,针对服务链的生成和调整设计了相关安全协议;最后,将HOTP协议引入模型之中,实现了服务链各实例之间的安全认证与安全传输,并支持服务链节点的动态扩充和调整。经过架构仿真分析表明,本安全架构在保证服务链动态性的同时提高了安全性。     

基于RISC-V的数据安全指令

RISC-V是基于精简指令集原理建立的免费开放指令集架构, 具有完全开源、架构简单、易于移植、模块化设计等特点. 随着网络高速发展, 安全风险无处不在, 利用RISC-V的可扩展特性是一种非常有效地提升RISC-V设备安全的方式. 因此, 本文针对RISC-V自定义指令的安全能力, 结合可信计算、流密码技术, 设计了简单高效的RISC-V自定义指令, 实现基于可信基的数据安全存储功能, 并依托GNU编译工具链实现对自定义指令的编译支持, 在模拟器上测试应用程序对自定义指令的调用执行. 该指令充分结合可信计算与流密码的安全特性, 可实现较强的安全性.     

可信计算研究

网络中存在的各种隐患已经严重威胁到信息安全,网络攻击越来越趋于隐蔽化,攻击手法趋于复杂化,并且新的攻击手段不断更新,传统网络防护技术尽管也在不断发展,但已显得力不从心。可信计算的思想是从内部入手,从根源上防止各种安全隐患问题的发生。为对可信计算研究现状有一个直观的认识,提出了对＂可信计算＂体系结构的看法,详细介绍了可信计算终端的概念、特点和原理机制,对可信终端关键部件的结构和特点进行了描述。综述了可信计算在国内外的研究进展情况及目前可信计算的研究内容,并结合已有研究成果,对可信计算未来的研究方向进行了展望。     

基于无干扰理论的可信链模型

可信计算的相关研究已成为当前国内外信息安全方面的研究热点和趋势之一.可信计算技术也成为构建安全计算机系统行之有效的新技术.目前可信计算理论的发展滞后于技术的发展,针对可信计算中可信链传递缺乏理论模型的问题,将无干扰理论引入到可信计算领域,提出了计算机系统可信的基本理论.从动态的角度建立了基于无干扰理论的可信链模型,并对该模型进行了形式化描述和验证,而且实现了基于Linux操作系统内核的可信启动过程.其实现思路对于可信计算理论的发展和应用具有很好的参考价值.     

基于TrustZone的可信移动终端云服务安全接入方案

可信云架构为云计算用户提供了安全可信的云服务执行环境,保护了用户私有数据的计算与存储安全. 然而在移动云计算高速发展的今天, 仍然没有移动终端接入可信云服务的安全解决方案. 针对上述问题, 提出了一种可信移动终端云服务安全接入方案, 方案充分考虑了移动云计算应用背景, 利用ARM TrustZone硬件隔离技术构建可信移动终端, 保护云服务客户端及安全敏感操作在移动终端的安全执行, 结合物理不可克隆函数技术, 给出了移动终端密钥与敏感数据管理机制. 在此基础之上, 借鉴可信计算技术思想, 设计了云服务安全接入协议, 协议兼容可信云架构, 提供云服务端与移动客户端间的端到端认证. 分析了方案具备的6种安全属性, 给出了基于方案的移动云存储应用实例, 实现了方案的原型系统. 实验结果表明, 可信移动终端TCB较小, 方案具有良好的可扩展性和安全可控性, 整体运行效率较高.     

基于TPCM的服务器可信PXE启动方法

PXE 启动机制通过网络下载操作系统文件并启动操作系统,广泛应用于服务器网络启动。通过可信计算技术保障PXE启动过程的安全可信,防止PXE启动文件被恶意篡改,确保服务器的安全可信运行。网络安全等级保护标准要求基于可信根对服务器设备的系统引导程序、系统程序等进行可信验证。根据等级保护标准要求,提出一种基于TPCM的服务器可信PXE启动方法,保障服务器的BIOS固件、PXE启动文件、Linux系统文件的安全可信。在服务器进行PXE启动时,由TPCM度量BIOS固件,由BIOS启动环境度量PXE启动文件,由PXE启动环境度量Linux系统文件。以TPCM为信任根逐级度量、逐级信任,建立信任链,建立可信的服务器运行环境。所提方法在国产自主可控申威服务器上进行了实验,实验结果表明所提方法是可行的。     

基于加密SD卡的内网移动终端可信接入方案

为了解决因不可信移动终端非法接入内网导致的信息安全问题,设计了一种基于加密SD卡的内网移动终端可信接入方案。通过可信计算技术,以加密SD卡作为可信硬件设备实现了移动终端设备的可信启动、完整性验证与内网可信接入,并对接入后移动终端与内网的数据交互过程提供了一种加密通信安全存储机制。实验结果表明,该方案在不改变移动终端基本架构的前提下,较为高效地对移动终端进行安全性认证,并在一定程度上保护内网环境的安全。     

基于进化理论的层信任模型研究与实现

通过对可信计算进行深入的分析,并进行严格的逻辑推理证明,提出了基于进化理论的层信任模型。该模型在逻辑结构上定义了可信计算环境基本的信任链和可信层,并通过3个主要属性来描述可信度,物理结构上通过广电网的基于法定权利义务关系的可信根广播和在可信终端建立基于可信存储的可信根,来实现可信计算环境。该模型使得现有通用计算平台也适用于可信计算环境,提出了解决可信计算环境的外部性和公正性问题的方法,减少了可信终端主动防御带来的验证开销,用较小的代价实现了可信计算环境下可信计算实体可信度收敛。