基于虛擬機(jī)架構(gòu)的可信計(jì)算環(huán)境構(gòu)建機(jī)制研究.pdf

1、通過軟件和可信硬件平臺(tái)相結(jié)合的方式構(gòu)建可信計(jì)算環(huán)境，為解決計(jì)算機(jī)安全面臨的挑戰(zhàn)提供了新的途徑?；谔摂M機(jī)架構(gòu)構(gòu)建可信計(jì)算環(huán)境，能為上層應(yīng)用提供強(qiáng)有力的安全保證。
　　 可信計(jì)算領(lǐng)域，國內(nèi)外都處于技術(shù)超前于理論的狀況，這使基于虛擬機(jī)架構(gòu)的可信計(jì)算環(huán)境構(gòu)建缺乏理論指導(dǎo)?，F(xiàn)有的研究將虛擬機(jī)監(jiān)控器作為信任鏈中的一環(huán)，這使現(xiàn)有的操作系統(tǒng)無法支持應(yīng)用程序級(jí)的完整性度量和認(rèn)證。同時(shí)，基于虛擬機(jī)架構(gòu)的計(jì)算環(huán)境大多采用通用的虛擬機(jī)監(jiān)控器，這使基于

2、虛擬機(jī)架構(gòu)構(gòu)建可信計(jì)算環(huán)境具有較大虛擬化開銷。結(jié)合可信計(jì)算在虛擬機(jī)系統(tǒng)中實(shí)施強(qiáng)制訪問控制策略，可信虛擬域能夠管理通過授權(quán)的公開通道傳遞的信息流，卻不能夠控制通過隱形通道傳遞的具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的信息流。針對(duì)這些問題，需要對(duì)基于虛擬機(jī)架構(gòu)的可信計(jì)算環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建理論和構(gòu)建機(jī)制研究。
　　 信任鏈模型和可信虛擬域隔離模型是基于虛擬機(jī)架構(gòu)可信計(jì)算環(huán)境構(gòu)建的支持理論?；趯?shí)體間的依賴關(guān)系，提出一個(gè)具有普遍意義的信任鏈模型。該模型給出可信狀態(tài)、信

3、任根、信任度量的形式化定義，并對(duì)基于靜態(tài)可信度量根和動(dòng)態(tài)可信度量根的信任鏈進(jìn)行統(tǒng)一建模。該模型為評(píng)估現(xiàn)有的可信計(jì)算環(huán)境提供理論依據(jù)，并為構(gòu)建基于虛擬機(jī)架構(gòu)的可信計(jì)算環(huán)境提供理論支撐。
　　 針對(duì)可信虛擬域中的隱形流問題，提出一種在可信虛擬域間用于控制隱形流的優(yōu)先中國墻模型。優(yōu)先中國墻模型具有和傳統(tǒng)中國墻模型不同的訪問規(guī)則，該模型通過建立聯(lián)盟關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)利益沖突關(guān)系的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，從而構(gòu)建訪問區(qū)域。該模型用于隱形流控制時(shí)，既擁有類似中國

4、墻策略依據(jù)主體訪問需要進(jìn)行選擇的靈活性，又擁有類似格策略能夠?qū)⒖腕w分成不同的訪問集便于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。
　　 基于上述模型，提出三種基于虛擬機(jī)架構(gòu)的可信計(jì)算環(huán)境構(gòu)建機(jī)制：基于虛擬機(jī)架構(gòu)的透明信任鏈機(jī)制、基于輕量級(jí)虛擬化的動(dòng)態(tài)可信執(zhí)行環(huán)境構(gòu)建機(jī)制和可信虛擬域間隱形流控制機(jī)制?；谔摂M機(jī)架構(gòu)的透明信任鏈機(jī)制能夠構(gòu)建對(duì)操作系統(tǒng)透明的應(yīng)用級(jí)信任鏈，可以在用戶期望的可信計(jì)算環(huán)境遭到破壞時(shí)保護(hù)其敏感數(shù)據(jù)，并使普通的商用平臺(tái)具有類似IBM 475

5、8安全協(xié)處理器平臺(tái)的完整性和機(jī)密性特征。
　　 基于輕量級(jí)虛擬化的動(dòng)態(tài)可信執(zhí)行環(huán)境構(gòu)建機(jī)制利用動(dòng)態(tài)可信度量根和硬件虛擬化技術(shù)在運(yùn)行的操作系統(tǒng)下插入一個(gè)輕量級(jí)的虛擬機(jī)監(jiān)控器，并使用該監(jiān)控器為目標(biāo)程序選擇的內(nèi)存頁提供隔離的安全運(yùn)行空間，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度的訪問控制和靈活的內(nèi)存保護(hù)。該機(jī)制是基于動(dòng)態(tài)可信度量根技術(shù)的首個(gè)虛擬化實(shí)現(xiàn)，它擁有更小的可信基及啟動(dòng)和運(yùn)行開銷，并可以保護(hù)現(xiàn)有商用操作系統(tǒng)上很大范圍的遺留程序。
　　 可信虛擬域