基于虚拟机的内核完整性保护技术

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基于虚拟机的内核完整性保护技术

张磊, 陈兴蜀, 刘亮, 李辉

文章导航 > 电子科技大学学报 > 2015 > 44(1): 117-122

张磊, 陈兴蜀, 刘亮, 李辉. 基于虚拟机的内核完整性保护技术[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

引用本文:

张磊, 陈兴蜀, 刘亮, 李辉. 基于虚拟机的内核完整性保护技术[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

ZHANG Lei, CHEN Xing-shu, LIU Liang, LI Hui. A Kernel Integrity Protection Technology Based on Virtual Machine[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(1): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

Citation:

ZHANG Lei, CHEN Xing-shu, LIU Liang, LI Hui. A Kernel Integrity Protection Technology Based on Virtual Machine[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(1): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

基于虚拟机的内核完整性保护技术

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

1.
四川大学计算机学院成都 610065;
2.
四川大学电子信息学院成都 610065

基金项目:

国家自然科学基金(61272447);国家科技支撑计划(2012BAH18B05)

作者简介:
张磊(1983-),男,博士生,主要从事信息安全、云计算和可信计算方面的研究.

中图分类号: TP309

A Kernel Integrity Protection Technology Based on Virtual Machine

1.
School of Computer Science,Sichuan University Chengdu 610065;
2.
School of Electronics and Information Engineering,Sichuan University Chengdu 610065

摘要: 针对云计算中客户虚拟机内核完整性面临的威胁,该文提出了一种保护虚拟机内核完整性的技术-CTVM。该技术在KVM虚拟机环境中实现了虚拟化可信执行环境的创建,使多个客户虚拟机同时拥有可信计算功能,能对客户虚拟机提供启动完整性度量;在此基础上利用硬件辅助虚拟化技术,通过为客户虚拟机构造隔离的地址空间,使客户虚拟机中不可信模块与内核运行在逻辑隔离的地址空间。从这两个方面实现对客户虚拟机的启动和运行时的完整性保护。最后,以某国产服务器为实验平台实现了CTVM原型系统,系统测试与分析验证了技术的可用性,系统性能损耗在可接受的范围内。
- 完整性 /
- 内核 /
- KVM /
- 可信计算 /
- 虚拟机
Abstract: For the kernel integrity threats of virtual machine in cloud computing environment, an integrity protecting technology of virtual machine kernel, cloud trusted virtual machine(CTVM), is proposed. In the CTVM, the virtual trusted execution environment in kernel-based virtual machine(KVM) is created, the multiple virtual machines are endowed with a trusted computing function at the same time, and the guest virtual machines are provided with integrity measurement ability. By utilizing hardware virtualization technology, the untrusted kernel modules are isolated from operating system kernel through constructing isolated address space in guest virtual machines, so as to protect the booting integrity and runtime integrity of guest virtual machines. Finally, with a domestic server as the experimental platform, CTVM prototype system is presented. System test and analysis show that the system performance loss is within the acceptable range.
- integrity /
- kernel /
- KVM /
- trusted computing /
- virtual machine

[1]	陈兴蜀, 陈蒙蒙, 金鑫. 基于影子内存的无代理虚拟机进程防护 . 电子科技大学学报, 2018, 47(1): 80-87. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2018.01.012
[2]	王瑞锦, 张凤荔, 王馨云, 陈学勤, 罗昊, 秦圣智. 基于改进跳表的云端数据完整性验证协议 . 电子科技大学学报, 2018, 47(1): 88-94. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2018.01.013
[3]	赵洋, 王士雨, 吴松洋, 熊虎. 一种代理远程数据完整性审计协议 . 电子科技大学学报, 2016, 45(1): 80-85. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.01.013
[4]	陈晓, 江建慧. 动态可配置的两阶段虚拟机容错分配方法 . 电子科技大学学报, 2016, 45(3): 442-447. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.02.022
[5]	杨霞, 雷林, 吴新勇, 吴开均, 桑楠. 采用数字签名技术的可信启动方法研究 . 电子科技大学学报, 2016, 45(3): 448-452. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.02.023
[6]	何嘉, 彭商濂. 云数据中心虚拟机管理研究综述 . 电子科技大学学报, 2016, 45(1): 107-112. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.01.018
[7]	赵长名, 刘健, 李云继. 基于改进虚拟机整合算法的虚拟资源管理工具 . 电子科技大学学报, 2016, 45(3): 355-360480. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.02.007
[8]	柳兴, 袁超伟, 杨震, 彭恩达. 移动云计算中一种虚拟机定价与分配方案 . 电子科技大学学报, 2016, 45(2): 197-201.
[9]	陈兴蜀, 赵成, 陶术松. 基于KVM的Windows虚拟机用户进程防护 . 电子科技大学学报, 2016, 45(6): 950-957. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.06.013
[10]	何进, 范明钰, 王光卫. 基于TWPos内核完整性保护 . 电子科技大学学报, 2015, 44(6): 892-898. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.06.017
[11]	陈兴蜀, 李辉, 张磊, 任益. 基于Xen的自下而上调用的设计与实现 . 电子科技大学学报, 2014, 43(6): 881-886. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.015
[12]	何进, 范明钰, 王光卫. 自动探测和保护确保内核完整性 . 电子科技大学学报, 2014, 43(4): 585-590. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.04.020
[13]	赵波, 向騻, 张焕国, 苏航. 虚拟机环境下并行信任关系研究与实现 . 电子科技大学学报, 2013, 42(1): 98-104. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.021
[14]	马强, 马建国, 邢玲. 基于TPM的视频安全远程取证 . 电子科技大学学报, 2012, 41(5): 748-750. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.05.020
[15]	杨力, 马建峰. 可信的智能卡口令双向认证方案 . 电子科技大学学报, 2011, 40(1): 128-133. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.024
[16]	孟江涛, 卢显良, 董贵山. Xen的虚拟机网络优化研究 . 电子科技大学学报, 2010, 39(1): 106-109. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.01.024
[17]	张金林, 沈绪榜, 陈朝阳. SoC中IP核间互联总线完整性故障测试模型 . 电子科技大学学报, 2007, 36(3): 611-613,631.
[18]	谭良, 罗讯, 周明天. 可信认证网关系统的原理与设计 . 电子科技大学学报, 2007, 36(3): 500-502.
[19]	王有德, 孙世新. 数据库应用程序中数据完整性的分层实现 . 电子科技大学学报, 2001, 30(4): 414-418.
[20]	廖向前, 黄顺吉. 奇偶矢量法用于GPS的故障检测与隔离 . 电子科技大学学报, 1997, 26(3): 262-266.

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基于虚拟机的内核完整性保护技术

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

1. 四川大学计算机学院成都 610065;

2. 四川大学电子信息学院成都 610065

基金项目:

国家自然科学基金(61272447);国家科技支撑计划(2012BAH18B05)

作者简介:
张磊(1983-),男,博士生,主要从事信息安全、云计算和可信计算方面的研究.

收稿日期: 2014-02-10
修回日期: 2014-11-25
刊出日期: 2015-02-15

中图分类号: TP309

关键词:

完整性 /
内核 /
KVM /
可信计算 /
虚拟机

摘要: 针对云计算中客户虚拟机内核完整性面临的威胁,该文提出了一种保护虚拟机内核完整性的技术-CTVM。该技术在KVM虚拟机环境中实现了虚拟化可信执行环境的创建,使多个客户虚拟机同时拥有可信计算功能,能对客户虚拟机提供启动完整性度量;在此基础上利用硬件辅助虚拟化技术,通过为客户虚拟机构造隔离的地址空间,使客户虚拟机中不可信模块与内核运行在逻辑隔离的地址空间。从这两个方面实现对客户虚拟机的启动和运行时的完整性保护。最后,以某国产服务器为实验平台实现了CTVM原型系统,系统测试与分析验证了技术的可用性,系统性能损耗在可接受的范围内。

English Abstract

张磊, 陈兴蜀, 刘亮, 李辉. 基于虚拟机的内核完整性保护技术[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

引用本文:

张磊, 陈兴蜀, 刘亮, 李辉. 基于虚拟机的内核完整性保护技术[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

ZHANG Lei, CHEN Xing-shu, LIU Liang, LI Hui. A Kernel Integrity Protection Technology Based on Virtual Machine[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(1): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

Citation:

ZHANG Lei, CHEN Xing-shu, LIU Liang, LI Hui. A Kernel Integrity Protection Technology Based on Virtual Machine[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(1): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.020

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