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.     

基于可信计算平台的可信动态客体监管系统的设计与实现

大部分安全操作系统在处理客体时,没有区分具体的客体类型,均采用统一的方法进标识,而且多数安全操作系统中采用传统访问控制方法保护的客体均是静态客体,忽略了对动态客体的保护,使得黑客或攻击者可以进行欺骗和中间人攻击,因此,安全操作系统中的动态客体并不可信.首先分析了操作系统中客体的类型,提出了可信动态客体的概念,并分析了其特点.为了防止动态客体泄露信息,提出了基于TPM的可信动态客体监管系统.一方面,该系统要求主体必须在TPM中注册,确保主体身份合法性,才能利用可信动态客体进行信息传递;另一方面,在TPM中必须存储创建该可信动态客体的属主的身份信息,以确保可信动态客体身份的合法性.最后进行了安全和性能分析,分析表明该可信动态客体监管系统可以阻止黑客利用动态客体进行欺骗和中间人攻击,防止信息泄露,为进一步建立可信计算环境提供了基础.     

可信操作系统研究

简要回顾了安全操作系统的发展历史,指出了安全操作系统当前存在的主要问题;在此基础上提出了可信操作系统的概念,分析了可信操作系统的特点、内涵以及与安全操作系统的关系;最后提出了可信操作系统需要解决的问题,为下一步将要开展的工作奠定基础。     

可信操作系统的模型设计研究

对可信操作系统进行分析，探讨可信操作系统的设计原则，研究可信操作系统的主要安全模型，提出可信操作系统的内核设计原则。     

操作系统可信增强框架研究与实现

操作系统安全增强技术是解决系统安全问题的有效手段,但无法保证系统基础可信。文章从分析可信和安全关系入手,提出可信增强概念。设计了操作系统可信增强框架,将可信机制和安全功能有机结合进安全体系结构设计中,并对实施和应用进行了研究。     

可信路径的设计与实现

可信路径为用户提供一种途径来鉴别系统,确认所交互的系统没有被篡改,从而防止特洛伊木马之类的恶意代码窃取口令或截取会话。本论针对Unix类操作系统提出了一种可信路径的完整设计,它包括可信登录和可信会话两部分,每一部分又分为控制台界面和图形界面两种情形。本文还从可信路径角度把系统划分为四个状态,并描述了它们之间的转换关系,而安全注意键则是导致状态转换的操作。基于这些转换关系可以更加容易把设计映射到实际的系统。最后,基于FreeBSD操作系统实现了安全注意键以唤醒用户与系统之间的可信路径。通过可信路径,FreeBSD能够为用户提供一个更加安全的操作环境。     

安全操作系统中基于安全性损害分析的可信恢复

安全操作系统可能因为内部或外部的原因发生失效或中断,进而导致其安全性损害。本文首先描述了一个通用的安全模型,然后扩展此模型以描述安全操作系统中的安全性损害,并提出依据安全策略从安全审计日志中分析计算安全性损害的方法,最后给出了安全性损害相应的可信恢复算法。在消极的安全防御外,本文的研究主动保证安全操作系统的安全性,增强了安全操作系统的可靠性和可恢复性。     

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。     

一个支持可信主体特权最小化的多级安全模型

对已有多级安全模型的可信主体支持进行回顾和分析,提出了DLS(离散标记序列)多级安全模型.该模型将可信主体的生命周期分解为一系列非可信状态,对每一个状态赋予一个敏感标记.可信主体的当前敏感标记等于当前非可信状态的敏感标记,非可信状态的切换由预定义的可信请求事件触发.从而可信主体的当前敏感标记可以根据其应用逻辑而动态调整.同时给出了模型保持系统安全性的安全状态和规则.与Bell模型等可信主体敏感标记范围模型相比,该模型在多级安全的策略范围内实现了可信主体的特权最小化.     

操作系统内核的动态可信度量模型

动态可信度量是可信计算的研究热点和难点,针对由操作系统内核动态性所引起的可信度量困难问题,提出一种操作系统内核的动态可信度量模型,使用动态度量变量描述和构建系统动态数据对象及其关系,对内核内存进行实时数据采集,采用语义约束描述内核动态数据的动态完整性,通过语义约束检查验证内核动态数据是否维持其动态完整性。给出了模型的动态度量性质分析与证明,模型能够有效地对操作系统内核的动态数据进行可信度量,识别对内核动态数据的非法篡改。     

嵌入式TPM及信任链的研究与实现

为将可信计算技术更有效应用于嵌入式系统,结合链式与星型信任结构,提出了一种带数据恢复功能的混合式信任结构,可降低链式结构的信任损失,减轻星型结构中可信平台模块(TPM)的计算负担.在此基础上构建并实现了一种嵌入式可信平台,以内置可信度量核心根(CRTM)的嵌入式TPM作为信任根,并在其内部设计了双端口内存作为与嵌入式处理器间的通信接口.该平台在启动过程中通过CRTM验证启动程序及操作系统的完整性,利用操作系统动态拦截和验证应用程序的完整性,并在发现完整性度量值被修改时启动数据恢复功能,从而有效保证了嵌入式系统软件组件的完整性和可信启动.     

基于可信等级的BLP改进模型

BLP模型存在完整性保护缺失、可信主体定义不明确和未考虑平台环境因素等问题。为此,提出一种基于可信等级的BLP改进模型TL-BLP。该模型引入主客体和平台的可信等级,并对BLP模型安全特性、主客体的敏感标记和状态转移规则进行改进,从而实现可信度的动态度量,保证访问操作平台的安全性,通过对BLP模型“下读上写”的限制,保证信息的完整性。分析结果表明,TL-BLP在保证信息机密性的基础上,能提高系统的完整性和可用性,实现基于可信度的访问控制。     

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。     

Nutos系统多策略安全模型设计与实现

传统的MLS策略侧重于信息机密性保护,却很少考虑完整性,也无法有效实施信道控制策略,在解决不同安全级别信息流动问题时采用的可信主体也存在安全隐患。为了在同一系统中满足多样性的安全需求,给出混合多策略模型——MPVSM模型,有机组合了BLP、Biba、DTE、RBAC等安全模型的属性和功能,消除了MLS模型的缺陷,提高了信道控制能力和权限分配的灵活度,对可信主体的权限也进行了有力的控制和约束。给出MPVSM模型的形式化描述以及在原型可信操作系统Nutos中的实现,并给出了策略配置实例。