基于可信平台模块的虚拟机安全协议

为了保证虚拟机间通信的安全,存取控制是经常采用的手段。但是存取控制的灵活性和扩展性都有一定的限制。为了克服这一局限性,本文提出了一套针对虚拟机系统的安全协议。安全协议以可信平台模块作为可信根,建立起从底层硬件到虚拟机中应用的信任路径,从而有效并安全地实现了密钥及证书的发放、身份认证、虚拟机间保密通信和密钥及证书更新的功能。此外,本文在Xen中成功实现了这套安全协议。     

基于虚拟机的云计算可信安全技术分析与探究

随着互联网技术和计算机技术的蓬勃发展,云计算技术也随之发展起来,云计算是一种计算资源可伸缩的、动态的而且被虚拟化了的新型计算模式,云计算资源为用户提供了更周到的服务,但在云计算服务开放式环境中存在的安全隐患也会随之增多。为提高云计算系统的安全性能,可信计算技术也就应运而生,将可信计算技术、虚拟化技术引入到云计算环境中,可以使该计算环境的安全性能得到大幅度提升,具有重要意义。     

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。     

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。     

跨虚拟机的可信检测

随着网络计算以及"云计算"的兴起,虚拟化技术得到了更多重视与应用。在计算机技术中,安全问题一直是非常重要研究课题。运用虚拟化技术,可以发现一些新的方法来解决传统非虚拟化计算机环境下的安全问题。设计并实现了虚拟机之间的检测方法,来对目标虚拟机进行可信检测。该方法最大的优势在于其对目标虚拟机进行可信检测的同时,可以避免恶意软件对检测程序本身的攻击。     

可信计算平台安全体系及应用研究

针对终端存在的诸多安全问题．可信计算可以从系统体系结构上对终端进行根本的安全防护。文章分析了一种可信计算平台的终端安全体系，并讨论了可信计算平台的可能应用模式，对终端的安全防护能够起到一定的指导意义。     

基于虚拟机监控技术的可信虚拟域

针对云计算中带内完整性度量方案存在的依赖操作系统安全机制、部署复杂和资源浪费等问题,提出了基于虚拟机监控技术的带外完整性度量方案,可用于为云计算基础设施即服务（IaaS）的租户提供可信的虚拟域。该方案包括域外监控方案和域内外协同监控方案两部分。前者可对开源Linux虚拟域实现完全透明的完整性度量,同时弥补了其他基于系统调用捕获的域外方案所存在的不足。后者将实时度量与预先度量方法、域内度量与域外度量方法、细粒度的注册表度量方法和基于系统调用的域间信息传输方法相结合,可对不完全开源的Windows虚拟域实现完整性度量。实验证明了方案的度量能力是完备的、性能影响是可接受的。     

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。     

可信PDA计算平台系统结构与安全机制

PDA作为一种手持设备,面临着众多的安全问题.文中利用可信计算思想构造了可信PDA的体系结构与安全机制.首先提出了一种带数据恢复功能的星型信任结构,其在安全性、效率及可靠性等方面较TCG的链式信任结构都有很大提升.在此基础上,进一步使用总线仲裁等技术构造了可信PDA的体系结构模型.文中还提出并实现了针对可信PDA嵌入式操作系统的安全增强、基于可信PDA平台的可信网络连接(TNC)以及SD卡全卡加密等新的安全技术与方法.在此基础上,给出一种可信PDA的原型系统.经过实验验证,这款可信PDA在各方面都达到了可信计算平台的技术要求.     

云环境中可信虚拟平台的远程证明方案研究

云环境中如何证明虚拟平台的可信,是值得研究的问题.由于云环境中虚拟平台包括运行于物理平台上的虚拟机管理器和虚拟机,它们是不同的逻辑运行实体,具有层次性和动态性,因此,现有的可信终端远程证明方案,包括隐私CA （privacy certification authority,简称PCA）方案和直接匿名证明（direct anonymous attestation,简称DAA）方案,都并不能直接用于可信虚拟平台.而TCG发布的Virtualized Trusted Platform Architecture Specification 1.0版中,可信虚拟平台的远程证明方案仅仅是个框架,并没有具体实施方案.为此,提出了一种自顶向下的可信虚拟平台远程证明实施方案——TVP-PCA.该方案是在虚拟机中设置一个认证代理,在虚拟机管理器中新增一个认证服务,挑战方首先通过顶层的认证代理证明虚拟机环境可信,然后通过底层的认证服务证明运行于物理平台上的虚拟机管理器可信,顶层和底层证明合起来确保了整个虚拟平台的可信,有效解决了顶层证明和底层证明的同一性问题.实验结果表明,该方案不仅能够证明虚拟机的可信,而且还能证明虚拟机管理器和物理平台的可信,因而证明了云环境中的虚拟平台是真正可信的.     

虚拟可信平台模块动态信任扩展方法

将可信计算技术应用到虚拟计算系统中,可以在云计算、网络功能虚拟化（network function virtualization,简称NFV）等场景下,提供基于硬件的可信保护功能.软件实现的虚拟可信平台模块（virtual trused platform module,简称vTPM）基于一个物理TPM（physical TPM,简称pTPM）,可让每个虚拟机拥有自己专属的TPM,但需要将对pTPM的信任扩展到vTPM上.现有方法主要采用证书链来进行扩展,但在虚拟机及其vTPM被迁移后,需要重新申请vTPM的身份密钥证书,可能会存在大量的短命证书,成本较高,且不能及时撤销旧pTPM对vTPM的信任扩展,也不能提供前向安全保证.提出了一种vTPM动态信任扩展（dynamic trust extension,简称DTE）方法,以满足虚拟机频繁迁移的需求.DTE将vTPM看作是pTPM的一个代理,vTPM每次进行远程证明时,需从一个认证服务器（authenticaiton server,简称AS）处获得一个有效的时间令牌.DTE在vTPM和pTPM之间建立了紧密的安全绑定关系,同时又能明显区分两种不同安全强度的TPM.在DTE里,vTPM被迁移后,无需重新获取身份秘钥证书,旧pTPM可及时撤销对vTPM的信任扩展,而且DTE可提供前向安全性.从原型系统及其性能测试与分析来看,DTE是可行的.     

一种改进的基于可信计算技术的虚拟机迁移方法

云计算技术越来越受欢迎,而作为节点的用户在使用云计算资源时,由于资源分配原因,可能会迁移到其他节点。在迁移过程中,会产生数据泄露等不安全事件。拟基于可信计算技术,提出一个安全的虚拟机迁移方法。该方法基于可信云计算平台模型,方法修改模型中的TC（TrustCoordinator）,使可信节点承担可信第三方的职责。在此基础上,通过传递随机数方法,使可信节点和PCA（PrivacyCerti—ficationAuthority）验证对方是否可信,可信则迁移虚拟机,否则拒绝迁移。     

基于可信计算平台的接入认证模型和OIAP授权协议的研究与应用

在参考现有认证技术的基础上,提出了一种基于可信计算平台的可信接入认证模型.利用此模型可以及时发现待接入设备是否是安全可信,然后进行正确处理.在确定接入的设备是安全可信后,考虑到下一步此设备需要使用认证授权协议OIAP向服务资源发出申请,但是OIAP协议本身存在基于口令机制的缺陷,为此本文还提出增强OIAP协议安全性的方法.在＂八六三＂项目＂可信计算系统平台＂中的实际应用证明上述的模型和方法的有效性,并展现了其良好的应用前景.     

一种基于机器指纹的可信软件水印技术研究

随着网络的发展和云计算的到来,互联网用户数量迅速增加。利用互联网传播成本低廉、方便快捷的特点,盗版软件在互联网用户间得到了快速广泛的流传。数字水印技术将一些标识信息直接嵌入数字载体当中或通过修改特定区域的结构来间接表示,且不影响原载体的使用价值。它们不容易被探知和再次修改,但可以被生产方识别和辨认。通过这些隐藏在载体中的信息,可以达到确认内容创建者、购买者,传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。正是因为数字水印技术可以有效地发现数字文件被盗版和篡改等现象,近年来该技术得到了蓬勃的发展。文章在传统数字水印的研究基础上,针对传统数字水印在应对几何攻击和伪造攻击方面鲁棒性和确定性的不足,并结合可信计算技术中可信平台模块（TPM）的设计原理,提出一种全新的基于可信平台模块的数字水印生成方法。由该方法产生的数字水印攻击者难以仿制,同时可以鉴别用户和软件提供商双方的身份和安全状态,从而在保护版权的同时,也避免了软件因遭受感染而对计算机造成破坏,具有更加广泛的适用范围。     

抗量子可信计算安全支撑平台技术

随着科技的发展,量子计算机大规模部署逐渐变为可能,基于部分计算困难问题的公钥密码算法将被量子算法有效求解.传统的可信硬件芯片如TCM/TPM等由于广泛使用了RSA、SM3、ECC等公钥密码体制,其安全性将受到严重影响;而绝大部分具有抗量子能力的密码算法并不适配现有TCM/TPM芯片有限的计算能力,因此需要对抗量子可信计...     

一种可信虚拟机迁移模型构建方法

虚拟机的安全迁移是保障云环境安全可信的重要需求之一.对于包含虚拟可信平台模块(virtual TPM, vTPM)的可信虚拟机,还需要考虑vTPM的安全迁移问题.目前,已有一些针对可信虚拟机的安全迁移的研究,但是由于研究可信虚拟机的模型不统一,导致迁移模型解决问题的方案不能适用所有的迁移方案,存在一定的局限性.针对可信虚拟机的迁移缺乏统一的安全模型及测试方法的问题,参考虚拟机迁移中普遍存在的安全问题以及可信计算和云的相关规范,从整体系统层面对可信虚拟机的迁移进行安全需求分析;提出一种可信虚拟机迁移框架,将可信迁移的参与组件进行了抽象并描述了迁移协议中的关键步骤和状态;以标号迁移系统LTS为操作语义描述工具对可信迁移系统进行进一步的描述,以系统中迁移进程组件的建模为基础构建出动态的迁移系统状态迁移树;分析了LTS模型可以用于可信迁移协议的一致性测试,并通过与其他相关工作的比较说明了模型在考虑安全属性方面的完备性.     

基于可信计算的云用户安全模型

随着云计算的发展,它的安全问题不容忽视。根据云用户所面临的数据安全及身份的隐私性问题,提出了基于可信计算的云用户安全模型。安全模型以可信计算技术为支撑,除了采用传统的安全策略外,提出了建立私有虚拟机,为用户提供一个私密的运行空间,防止其他恶意用户或管理员访问该虚拟机;给出了用户信息匿名化的方法,当高安全级用户申请服务和变更服务时保证用户身份信息的私密性,防止服务提供商恶意利用和泄露用户信息,为用户提供一个安全的运行环境。     

可信计算平台研究

可信计算平台是能够提供可信计算服务的计算机软硬件实体,它能够提供可信系统的可靠性、可用性和行为的安全性。详细介绍了可信计算平台的关键部件及其功能,并分析了可信计算技术现今面临的问题及其发展前景。