基于系統(tǒng)調(diào)用的云計(jì)算平臺(tái)虛擬機(jī)安全監(jiān)控與增強(qiáng).pdf

1、云計(jì)算是一種創(chuàng)新的基于資源使用量付費(fèi)的應(yīng)用模式。在云計(jì)算模式下，云服務(wù)提供商負(fù)責(zé)部署大型服務(wù)器并提供云服務(wù)相關(guān)的軟硬件資源，租戶則根據(jù)需求付費(fèi)租用云平臺(tái)的資源和服務(wù)。云服務(wù)提供商借助虛擬化技術(shù)的發(fā)展提升了資源的利用效率，云平臺(tái)用戶能夠便捷地獲得充足的計(jì)算資源以及安全穩(wěn)定的平臺(tái)服務(wù)--云計(jì)算的出現(xiàn)為市場帶來了雙贏的效果。
　　如今大量的應(yīng)用部署在云平臺(tái)上。出于性能和靈活性的考慮，云平臺(tái)也不斷開放著自己的接口，以提供更方便更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)

2、。然而，開放在提升了易用性的同時(shí)，也帶來了潛在的風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)具有高權(quán)限的惡意應(yīng)用往往可以利用操作系統(tǒng)提供的過于開放的接口破壞系統(tǒng)甚至讀取其他應(yīng)用的數(shù)據(jù)。云平臺(tái)一直在遭受惡意應(yīng)用的攻擊，其自身的安全問題亟待解決。另一方面，云平臺(tái)的安全問題也導(dǎo)致了信任危機(jī)，用戶無法相信云平臺(tái)能夠保證數(shù)據(jù)的安全性和隱私性，自然不愿意將應(yīng)用部署在其上。如何提供更安全的運(yùn)行環(huán)境，也是現(xiàn)有虛擬化云平臺(tái)研究工作中的重點(diǎn)之一。
　　針對(duì)上述兩個(gè)問題，本文的主要貢獻(xiàn)

3、有以下兩個(gè)方面。
　　第一，針對(duì)惡意應(yīng)用攻擊云平臺(tái)的問題，本文利用系統(tǒng)虛擬化的特性，提出并實(shí)現(xiàn)了一種透明的虛擬機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)調(diào)用截獲的方法。由于很多惡意行為都是由一系列典型的系統(tǒng)調(diào)用組成的，因此這種方法能夠在虛擬化層對(duì)虛擬機(jī)內(nèi)部應(yīng)用的行為進(jìn)行分析和監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了基于系統(tǒng)調(diào)用截獲的入侵檢測系統(tǒng)SysVMI，該系統(tǒng)既有足夠的識(shí)別能力，又具有較強(qiáng)的防繞過能力，可以在虛擬機(jī)監(jiān)控器中監(jiān)控虛擬機(jī)內(nèi)部應(yīng)用的行為，避免應(yīng)用程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的

4、關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行篡改。
　　SysVMI借助調(diào)試寄存器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)用的截獲功能，適用于Linux和Windows等多種操作系統(tǒng)，具有良好的靈活性和兼容性。經(jīng)過真實(shí)工作負(fù)載的測試，在監(jiān)控級(jí)別下該系統(tǒng)最高的運(yùn)行開銷為10.7%，這一結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于同類型系統(tǒng)Nitro。
　　第二，針對(duì)用戶對(duì)云平臺(tái)的信任問題，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了信任可配置的虛擬機(jī)域內(nèi)隔離系統(tǒng)ConfOS。ConfOS將系統(tǒng)調(diào)用劃分為安全敏感與非安全敏感兩種類型，應(yīng)用程序可以

5、對(duì)某個(gè)系統(tǒng)調(diào)用安全敏感與否進(jìn)行配置。ConfOS提供了公共和私有兩個(gè)操作系統(tǒng)，利用系統(tǒng)虛擬化的內(nèi)存隔離特性，將公共與私有操作系統(tǒng)置于不同的頁表中。被保護(hù)的應(yīng)用運(yùn)行在私有操作系統(tǒng)中，ConfOS可以根據(jù)用戶的配置決定系統(tǒng)調(diào)用應(yīng)該在哪個(gè)系統(tǒng)中執(zhí)行，在提升應(yīng)用數(shù)據(jù)安全的同時(shí)不影響被保護(hù)的應(yīng)用程序與其他程序的交互。
　　在實(shí)現(xiàn)上ConfOS利用處理器的新特性VMFUNC指令實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)用時(shí)兩個(gè)頁表的快速切換，使得系統(tǒng)運(yùn)行開銷可以下降到非常