一个新的安全内核模型研究

利用保护环和安全内核的功能,提出了一种新的增强操作系统安全性的模型.新模型中,虚拟机监控器中被用来保护运行时安全内核.虚拟机监控器运行在有最高特权级的保护环上,安全内核和用户进程分别运行在次高特权级和最低特权级的保护环上.当次高特权级的安全内核试图写某些关键的系统资源时,写操作必须经过运行于最高特权级的虚拟机监控器的验证和许可.结果,该模型能够阻止恶意代码修改并绕过运行时安全内核.     

一个基于硬件虚拟化的内核完整性监控方法

对操作系统内核的攻击就是通过篡改关键数据和改变控制流来危及操作系统的安全。已有的一些方法通过保护代码完整性或控制流完整性来抵御这些攻击,但是这往往只关注于某一个方面而没有给出一个完整的监控方法。通过对内核完整性概念的分析,得出了在实际系统中保证内核完整性需要的条件:保障数据完整性,影响系统功能的关键数据对象只能由指定的代码在特定情况下修改;保障控制流完整性,保护和监控影响代码执行序列改变的所有因素。并采用硬件虚拟化的Xen虚拟机监控器实现对Linux内核的保护和监控。实验结果证明,该方法能够阻止外来攻击和本身漏洞对内核的破坏。     

基于VMM的文件完整性监控系统的设计与实现

虚拟机监控器(VMM)具有强控制性、隔离性的特点。针对现有文件完整性监控系统中存在的缺陷,提出了一种新的基于VMM且与客户机相隔离的文件完整性保护方法,该方法能够保护用户的敏感文件,特别是文件完整性监控系统本身,使其免受恶意代码的攻击。这种基于虚拟机监控器的文件完整性保护解决方案,在虚拟机隔离层中通过设计和嵌入的"探测器"和"文件逆向定位器"两种关键技术,能够实时地探测到对被保护文件的所有访问企图,从而实现预置的保护策略。     

一个基于虚拟机的日志审计和分析系统

SNARE是Linux操作系统的一个日志审计和分析工具，但它容易受到攻击。提出了一个新的方法被用来保护它免受攻击。运用虚拟机监控器的功能，SNARE被移植到运行在虚拟机监控器Xen上的两个虚拟机中，SNARE的两个主要部分——Linux内核补丁和审计后台进程被分隔而分别放入两个被Xen强隔离的虚拟机。Xen提供了两个虚拟机间共享内存的机制，运用这一机制，运行在一个虚拟机上的Linux内核补丁记录并转移审计日志到运行在另一个虚拟机上的审计后台进程。与传统的SNARE相比，新方法使攻击者毁坏或篡改这些日志更加困难。初步的评估表明这个原型是简单而有效的。     

一种轻量级的Android内核保护监控器

为阻止针对Android系统内核的攻击,保护Android系统内核不被破坏,设计一种基于ARM平台轻量级的hypervisor监控器架构。该架构利用ARM硬件虚拟化扩展技术,对不信任模块进行隔离,阻止模块中恶意代码对内核的破坏,保护关键对象不被篡改,并基于hypervisor、利用交叉视图检测rootkit。实验结果表明,该架构能及时阻止对被监控对象的修改,快速检测出rootkit威胁,减少系统被攻击后带来的损失。     

客户虚拟机磁盘数据安全性的保护方法

虚拟环境中,客户虚拟机的磁盘数据的访问由特权虚拟机来完成,这使得恶意的黑客或者系统管理员可以通过控制特权虚拟机随意地访问和修改客户虚拟机的磁盘数据,对客户虚拟机的磁盘数据安全性带来了极大的威胁。通过虚拟机监控器对客户虚拟机的磁盘数据使用数据加密和哈希校验的方法,可以有效地保护客户虚拟机的磁盘数据在访问过程中的隐私性和完整性,从而确保虚拟环境中,客户虚拟机磁盘数据的安全。该方法可以有效增强Xen虚拟架构下客户虚拟机磁盘数据的安全性。实验结果显示该方法真实有效且性能开销很小,是一种有效地保护客户虚拟机磁盘数据的安全性的方法。     

VMSF—一种内核级虚拟机监控器调度框架

虚拟化技术由于具有提高资源利用率、降低系统总体拥有成本等优点得到越来越多的关注。虚拟机成为计算机系统的一种新型应用模式,但虚拟机应用在服务质量保证和协同运行等方面与传统商用操作系统面向的应用不同,虚拟机监控器应针对此类应用的特点设计相应的调度算法。但是,在传统基于宿主操作系统的虚拟化技术中,虚拟机的调度由宿主操作系统的标准调度器完成。本文提出一种不修改宿主操作系统现有调度机制的虚拟机调度扩展框架VMSF,该框架允许第三方自行开发适于虚拟机系统的调度算法。最后通过在Linux上开源的内核级虚拟机监控器KVM上移植Xen的Credit调度器验证了本文研究的有效性。     

一种针对Xen超级调用的入侵防护方法

云计算技术已飞速发展并被广泛应用,虚拟化作为云计算的重要支撑,提高了平台对资源的利用效率与管理能力。作为一款开源虚拟化软件,Xen独特的设计思想与优良的虚拟化性能使其被许多云服务商采用,然而Xen虚拟机监视器同样面临着许多安全问题。Xen为虚拟机提供的特权接口可能被虚拟机恶意代码利用,攻击者可以借此攻击Xen或者运行其上的虚拟机。文章针对Xen向虚拟机提供的超级调用接口面临被恶意虚拟机内核代码利用的问题,提出了一种基于执行路径的分析方法,用以追溯发起该超级调用的虚拟机执行路径,与一个最初的路径训练集进行对比,可以避免超级调用被恶意虚拟机内核代码利用。该方法通过追溯虚拟机内核堆栈信息,结合指令分析与虚拟机内核符号表信息,实现了虚拟化平台下对虚拟机执行路径的动态追踪与重构。在Xen下进行实验,通过创建新的虚拟机并让其单独运行来获得训练集,训练集中包含所有发起该超级调用的虚拟机路径信息。在随后虚拟机运行过程中针对该超级调用动态构造出对应的虚拟机执行路径,将其与训练集对比,避免非正常执行路径的超级调用发生。     

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.     

基于虚拟机架构的自修改代码监测技术

自修改代码技术是恶意程序用以防止反汇编静态分析的最常见技术。传统操作系统的恶意代码防范技术不能有效监测和防止自修改恶意代码的执行和传播。介绍了一个基于虚拟机架构对自修改代码进行监测和监控的方法CASMonitor,能够从虚拟机外部动态、透明地监控虚拟机内部指定程序的执行过程,监测代码的自修改行为,解析新生成代码的入口点,进而提供病毒扫描等功能。x86/Win32虚拟机架构下的实验表明,该技术能够处理多种自修改代码行为以及常见的加壳工具。     

一种基于完整性保护的终端计算机安全防护方法

终端计算机是网络空间活动的基本单元,其安全性直接关系着网络环境和信息系统的安全.提出了一种基于完整性保护的终端计算机安全防护方法,它将完整性度量和实时监控技术相结合,保证终端计算机运行过程的安全可信.建立了以TPM为硬件可信基、虚拟监控器为核心的防护框架,采用完整性度量方法建立从硬件平台到操作系统的基础可信链;在系统运行过程中监控内核代码、数据结构、关键寄存器和系统状态数据等完整性相关对象,发现并阻止恶意篡改行为,以保证系统的完整、安全和可靠.利用Intel VT硬件辅助虚拟化技术,采用半穿透结构设计实现了轻量级虚拟监控器,构建了原型系统.测试表明,该方法能够对终端计算机实施有效的保护,且对其性能的影响较小.     

基于硬件虚拟化的虚拟机进程代码分页式度量方法

云环境下恶意软件可利用多种手段篡改虚拟机（VM）中关键业务代码,威胁其运行的稳定性。传统的基于主机的度量系统易被绕过或攻击而失效,针对在虚拟机监视器（VMM）层难以获取虚拟机中运行进程完整代码段并对其进行完整性验证的问题,提出基于硬件虚拟化的虚拟机进程代码分页式度量方法。该方法以基于内核的虚拟机（KVM）作为虚拟机监视器,在VMM层捕获虚拟机进程的系统调用作为度量流程的触发点,基于相对地址偏移解决了不同版本虚拟机之间的语义差异,实现了分页式度量方法在VMM层透明地验证虚拟机中运行进程代码段的完整性。实现的原型系统——虚拟机分页式度量系统（VMPMS）能有效度量虚拟机中进程,性能损耗在可接受范围内。     

恶意代码行为获取的研究与实现

分析对比了恶意代码的静态分析方法和动态分析方法,设计并实现了一种结合虚拟机技术和Windows操作系统自身所具有的调试功能来获取恶意代码行为的模块,该模块能够自动控制虚拟机运行监控程序来获取恶意代码的行为,并通过引入基于信息增益的特征权重算法来获得行为特征.     

移动代码加密理论研究

“如何保护移动代码不受结点主机的篡改”是移动智能体及主动网安全机制的研究难点，传统采用防篡改硬件保护法而对基于密码学的纯软件保护法研究很少．介绍了该类方法的研究现状并着重阐述了移动代码加密理论的产生背景、盲计算理论基础、与传统加密理论差异及该理论目前所存在的问题，提出了面向对象的加密理论概念，指出其未来的研究方向及潜在的应用领域．     

一种新的用于音频认证数字水印算法

为确保数字音频数据感知意义上的完整性,提出了一种新的音频认证水印算法。该算法把原始音频分帧,每帧分为两节,在第一节时域中嵌入同步码,将第二节进行DCT变换,计算邻帧关系向量,并将其作为水印信息嵌入其他帧第二节的DCT中频系数。认证时,计算邻帧关系误差,据事先设定的阈值来判断音频是否被窜改,若遭受窜改,可进行窜改定位。仿真实验表明,该算法在无原始水印参与的情况下,不仅可以实现音频媒体的完整性认证,而且窜改定位准确。     

基于多线程的超混沌加解密技术

针对现阶段虚拟机防病毒技术存在的缺陷,本文将基于超混沌Hénon映射的加解密技术与多线程技术相结合,提出了基于多线程超混沌密码的恶意代码隐藏算法;在对恶意代码涉及的隐藏性因素进行分析的基础上,基于层次分析法,提出了恶意代码的隐藏性分析模型。利用灰鸽子这一典型恶意代码对提出的恶意代码隐藏算法进行了实验与测试,并利用隐藏性分析模型对测试结果进行了分析,验证了提出的基于多线程超混沌密码的恶意代码隐藏算法的有效性。本文的研究成果可以增强恶意代码的隐藏性,增加恶意代码的威胁程度,为防病毒技术的发展提供了新思路。