云服务中虚拟机与虚拟可信平台模块数据迁移的研究

主要研究数据存储的基础设施的安全保护。以开源的基础设施Xen的虚拟化可信平台模块vTPM为基础,研究迁移方法中的四个基本需求,再对虚拟机及其虚拟可信平台模块vTPM的运行环境做分析。采用身份加密机制、安全通道以及虚拟迁移等技术,完成安全的数据迁移。最后通过实验对该迁移机制进行安全性分析,得出了此迁移方法是有效且可靠的。     

基于可信虚拟平台的数据封装方案

可信计算平台的封装存储功能将数据的加密存储与平台配置结合起来,可提供更为强有力的数据安全服务.然而,平台配置的频繁变动如硬件更替、软件更新及系统补丁等又极大地限制了封装存储功能的使用.针对这个问题,提出了一种基于可信虚拟平台的数据封装存储方案.方案引入了虚拟PCR(vPCR)和安全属性的概念,利用可信平台模块(TPM)将数据与系统安全属性封装起来保护.该方案除能适应平台配置频繁变更的问题外,还能同时保护多个虚拟机系统中数据的安全,不受虚拟机系统配置变化的影响.该方案执行操作简单,实验结果表明与原有方案相比,TPM的负担较小,性能无显著差别.     

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。     

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。     

可信硬件平台的设计与实现

针对TCG可信平台的核心可信度量根不明确、缺乏有效的端口控制、对外接口速度低等缺陷,设计并实现了一种安全增强的可信硬件平台。该平台在借鉴TCG可信平台体系结构的基础上,以可信平台控制模块为核心可信度量根,解决了信任根的保护问题,同时实现了基于身份的I/O端口硬件控制,从而具有了更安全的可信启动、I/O有效控制等优点,可用在对可信安全要求较高的环境中。     

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。     

云存储中基于可信平台模块的密钥使用次数管理方法

为保护云存储中数据的机密性并控制密钥的使用次数,提出了一种基于可信平台模块的密钥使用次数管理方法.首先,通过基于密文策略的属性加密算法对密钥加密,使得只有满足一定属性的指定用户能够解密密钥.然后在本地将密钥与可信平台模块绑定,保证密钥的安全存储,并利用可信平台模块的物理单调计数器为每一个密钥生成一个虚拟的单调计数器.其次,通过比较单调递增的计数器值和预定的密钥使用次数值,判断密钥是应被删除还是能继续使用,从而控制密钥的使用次数.最后,利用可信平台模块的防物理篡改功能、计数器的单调性和数字摘要防止攻击者对硬盘数据进行重放攻击.实验结果表明,所提出的方案性能开销小,能够安全有效地存储和保护密钥,达到密钥使用次数受限制的目的.     

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.     

可信云服务

云服务是一类依托于云计算平台的新兴网络服务,其外包服务模式以及云平台自身的安全风险引起了用户的信任问题.云服务可信与否成为用户业务向云迁移的最大顾虑.如何构建安全可信的云服务,成为近年来研究领域的热点之一.该文在分析云计算安全威胁的基础上,提出了可信云服务的定义,并从用户信任预期、安全威胁来源和技术针对的安全目标等角度对可信云服务研究技术的类型进行了划分;然后,系统地梳理了数据存储外包、计算外包、虚拟机外包等典型云服务的安全可信研究工作;最后,探讨了可信云服务的未来研究趋势.     

嵌入式系统可信平台模块研究

如何有效增强嵌入式系统的安全性是信息安全领域研究的热点和难点之一.相关研究表明,可信平台模块对于有效提高信息系统的安全性十分重要.然而,现有的可信平台模块是为个人计算机设计的,并不能满足嵌入式系统特有的应用需求.针对上述问题,设计了一种适应嵌入式环境的新型嵌入式可信平台模块(embedded trusted platform module,ETPM).作为嵌入式可信平台模块的重要组成部分,总线仲裁提高了ETPM的控制能力,增强了嵌入式系统的安全性;对称密码引擎提高了嵌入式系统的对称密码运算效率;系统备份恢复增强了嵌入式系统的可靠性.除此之外,ETPM还能够支持嵌入式平台的星型信任度量模型.这一设计已经在可信PDA中进行了实验验证,实验表明嵌入式可信平台模块是实用、高效、可靠、安全的.     

新型可信计算平台体系结构研究

现行通用个人计算机基于开放架构,存在诸多攻击点,然而传统可信计算平台在解决个人PC安全问题的同时暴露出可信引导过程存在不可恢复的不足.针对这些安全问题,基于可信密码模块(TCM)提出一种新MJ可信计算平台体系结构.该结构具有可信引导失败时的自恢复机制,同时提供低于操作系统层的用户身份验证功能,通过基于TCM芯片的完整性度量、信任链的传递以及可信引导等技术,进而保证可信计算平台能够完成更安全的计算和存储工作,使可信计算平台达到更高的安全性、可信性和可靠性,同时该体系结构具有可信引导失败时的自恢复机制,可解决现有可信计算平台引导失败时无法正常启动的不足.     

一种基于端对端平台可信性互认证的可信迁移框架及协议

针对计算平台间的对象(如进行/线程、服务和移动代理)迁移的安全问题,提出了一种基于端对端平台可信性相互认证的迁移框架.从受保护的底层硬件开始,使用可信平台模块TPM的完整性度量机制来实现计算平台间、平台与服务以及封存状态数据的可信认证.通过提出的认证协议可保证迁移对象在可信的计算环境中转移.该迁移框架及认证协议为网格计算、集群和分布式计算取得高可用性、高安全性提供了一种可行性现实方案.     

基于云计算的IT数据中心安全问题研究

云计算的数据、资源、应用等服务功能,依赖于数据安全保障机制,为此,文章将针对IT数据中心面临的主要安全问题,结合云计算的开放性特点,在"可信云计算"的框架体系下提出了一种全新的解决方案,首先,在Eucalyptus环境下搭建了可信云计算平台,并引入3PAKE跨云认证机制,确保用户数据访问安全,以分散信息流控制方法和数据存储验证机制,用于弥补SaaS应用安全漏洞、监管数据可靠性存储,由此,全面、全过程的数据安全管控,为云计算数据安全提供应用支撑。     

可信计算环境数据封装方法*

数据加解密、数据封装和数字信封是可信密码模块的三种数据安全保护方式。在可信计算环境下提出了一种数据封装方法。该方法将数据绑定于可信密码模块和特定的平台状态,使得受保护数据只能由特定用户在指定可信计算环境特定的平台状态下才能解密。实验表明,该方法在可信计算环境下以较小的代价实现了数据的封装,保护数据的安全性。     

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.     

虚拟可信平台技术现状与发展趋势

将虚拟化技术与可信计算技术结合,构建支持可信平台模块TPM/可信加密模块TCM的虚拟化平台--虚拟可信平台,是目前业界实现可信计算最为有效的一种解决方案。本文针对可信计算技术、虚拟化技术以及二者结合的虚拟可信平台技术的现状和发展趋势展开讨论,重点分析了国内外在虚拟可信平台研究、标准规范和应用中亟待解决的一些关键技术问题。     

对移动可信模块安全体制的研究

介绍了基于可信计算的移动可信模块(MTM)的设计思想,引入了移动远程所有者可信模块(MRTM)和移动本地所有者可信模块(MLTM),以满足不同利益相关者的需求.比较了MTM和TPM在安全模型上的区别,给出了实现可信机制的过程.MTM不仅满足了TPM的基本可信特性,还允许多方信任设备和组件一起工作,共享同样的安全架构,体现了移动设备的特性.     

可信平台模块的形式化分析和测试

可信平台模块(Trusted Platform Module,TPM)是可信计算平台的核心和基础,可信平台模块的功能测试和验证是保证可信平台模块的实现正确性以及规范一致性的重要手段,但是目前尚不存在一种有效严格的可信平台模块测试和功能验证方法,同时可信计算组织给出的TPM规范是描述性的,不利于产品的开发和测试.文中在分析可信平台模块目前存在的一些问题的基础上,以TPM密码子系统为例给出了该子系统的形式化规格说明,并且基于该规格说明,给出了扩展有限状态机模型,最后,将该有限状态机模型应用于测试用例的自动生成,并通过实验验证了形式化测试的有效性.     

具有瀑布特征的可信虚拟平台信任链模型

将虚拟化技术与可信计算相结合构建的可信虚拟平台及其信任链模型是目前的一个研究热点。目前大部分的研究成果采用在虚拟平台上扩展传统信任链的构建方法,不仅模型过粗且逻辑不完全合理,而且还存在底层虚拟化平台和顶层用户虚拟机两条分离的信任链问题。为此,提出一种具有瀑布特征的信任链模型——TVP-QT,该模型以硬件可信平台模块（TPM）为起点,在底层虚拟化平台和顶层用户虚拟机信任链之间加入可信衔接点。当信任链从底层虚拟化平台传递到可信衔接点时,由可信衔接点负责对用户虚拟机的可信虚拟平台模块（vTPM）进行度量,之后将控制权交给vTPM,由vTPM负责对用户虚拟机启动的组件及应用进行度量。该模型中可信衔接点具有承上启下的瀑布特征,能满足虚拟化环境的层次性和动态性特征,保证了整个可信虚拟平台的可信性。不仅从理论上证明了该模型的正确性,而且对实例系统的分析和讨论也表明了该模型的通用性与可行性;在Xen中对该模型进行了仿真实验,实验结果表明该信任链传递理论可以保证可信虚拟化环境在整个运行过程是安全可信的。     

用TPM增强网格计算的安全性

本文根据网格的基本原理和可信计算的特点,提出把TPM(可信平台模块)加入到网格中,在网格的虚拟组织动态建立的过程中对网格终端平台的完整性进行测量,并分析此平台的可信性,从而确保加入该虚拟组织的网格终端平台安全可靠,为网格的大规模应用提供有力的技术支持。