基于硬件虛擬化技術(shù)的跨平臺(tái)安全保護(hù)研究.pdf

1、許多操作系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來(lái)管理和控制系統(tǒng)資源,他們往往都具有龐大和復(fù)雜的特征,所以他們需要高等級(jí)的安全保護(hù)。但是先前的安全保護(hù)應(yīng)用程序由于處于不可信的執(zhí)行環(huán)境,所以不能提供足夠的保護(hù)。并且不同的商業(yè)操作系統(tǒng)以及不同的開(kāi)源操作系統(tǒng),都擁有自己的設(shè)計(jì)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法,所以傳統(tǒng)的安全保護(hù)方法需要適應(yīng)不同的操作系統(tǒng)。針對(duì)現(xiàn)有安全保護(hù)上的不足,本次課題采用硬件虛擬化技術(shù)來(lái)達(dá)到輕量級(jí)的有效的跨平臺(tái)的系統(tǒng)保護(hù)。虛擬化技術(shù)可以使得虛擬機(jī)和監(jiān)控層運(yùn)行環(huán)境之間高

2、度隔離,所以即使虛擬機(jī)處于不可信的執(zhí)行環(huán)境也不會(huì)影響到監(jiān)控程序的運(yùn)行。并且虛擬機(jī)監(jiān)控程序處于相對(duì)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)更高的特權(quán)級(jí),使得它能夠監(jiān)控虛擬機(jī)運(yùn)行以及獲得更多硬件資源的權(quán)利。無(wú)論惡意代碼在操作系統(tǒng)哪個(gè)特權(quán)級(jí)下運(yùn)行,監(jiān)控程序都能夠有探測(cè)以及阻止它們運(yùn)行的權(quán)力,而處于操作系統(tǒng)運(yùn)行的程序都無(wú)法檢測(cè)到該安全監(jiān)控程序的存在。本論文提出了一個(gè)基于硬件虛擬化并提供可信執(zhí)行環(huán)境的虛擬機(jī)監(jiān)控程序來(lái)監(jiān)控在操作系統(tǒng)下各種不同的惡意行為,稱為VASP。該平臺(tái)

3、主要體現(xiàn)了三大創(chuàng)新優(yōu)點(diǎn)。首先,該保護(hù)平臺(tái)是一個(gè)輕量級(jí)的低系統(tǒng)開(kāi)銷的虛擬機(jī)監(jiān)控平臺(tái)。利用了代碼優(yōu)化,最大限度地降低了虛擬機(jī)監(jiān)控程序的大小,從而減小了可信計(jì)算基礎(chǔ)的體積,使得監(jiān)控層更加安全有效。并且在保護(hù)過(guò)程中盡量減少對(duì)操作系統(tǒng)執(zhí)行過(guò)程的影響,使得監(jiān)控開(kāi)銷降到最低。其次,本課題實(shí)現(xiàn)的保護(hù)機(jī)制提供了跨操作系統(tǒng)平臺(tái)的支持,并且在多數(shù)保護(hù)過(guò)程中無(wú)需修改操作系統(tǒng)源代碼。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,VASP僅僅需要根據(jù)操作系統(tǒng)中調(diào)用鎖機(jī)制以及內(nèi)存分配機(jī)制的相關(guān)AP

4、I函數(shù)進(jìn)行匹配執(zhí)行,其余的代碼都和操作系統(tǒng)平臺(tái)無(wú)關(guān)。在監(jiān)控?cái)r截過(guò)程中得益于x86的硬件虛擬化技術(shù),使得攔截行為都由CPU硬件完成,無(wú)需軟件參與。最后,VASP保護(hù)平臺(tái)可以提供對(duì)多種系統(tǒng)保護(hù)的支持,包括I/O訪問(wèn)保護(hù)、系統(tǒng)反調(diào)試保護(hù)以及內(nèi)存訪問(wèn)保護(hù)等。并且還可以在這個(gè)基礎(chǔ)上通過(guò)增加系統(tǒng)功能的形式,擴(kuò)展添加更多的系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制。同時(shí),VASP也實(shí)現(xiàn)了自我保護(hù)機(jī)制,即內(nèi)存自透明技術(shù)。該機(jī)制可以使得虛擬機(jī)監(jiān)控程序無(wú)法被虛擬機(jī)操作系統(tǒng)通過(guò)虛擬內(nèi)存訪