一种虚拟机联盟中的访问控制机制

论文摘要

本文首先介绍了虚拟机系统中的一些核心技术,分析了虚拟机系统在计算机安全领域的应用以及虚拟机本身会带来的新的安全挑战。接着论述了在多物理机的虚拟机联盟环境中所需要的访问控制机制,以及现有的访问控制机制的一些不足之处。然后本文在结合多物理机虚拟化环境的特点,以BLP模型与中国墙策略为基础,提出了适用于虚拟机联盟环境的BLVC模型以及用于减少隐蔽通道带宽的DCWP模型,并基于它们设计了VMCC强制访问控制机制。VMCC通过对BLVC模型与DCWP的结合,主要达成两个目标:首先是对虚拟机之间的公开通讯进行访问控制,这在VMCC中由BLVC完成,第二是对虚拟机联盟内的隐蔽通讯进行管理与约束,这是由DCWP策略来完成。本文中的VMCC访问控制机制的优点可以概括为以下几点:首先,它适用于多个物理机的虚拟化环境,而不只是局限于一台物理机器;其次它的访问控制机制更加全面,同时包括了对于公开通讯与隐蔽通讯的管理;最后VMCC机制的系统开销较小。本文基于这一强制访问控制机制,在XEN虚拟机环境上设计并实现了一个访问控制系统的原型,并做了相关试验。最后本文给出了一些对于虚拟机联盟环境中的访问控制机制的一些展望与设想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 虚拟化技术概述
• 1.1.1 什么是虚拟机
• 1.1.2 虚拟机技术的分类
• 1.1.3 虚拟机联盟
• 1.1.4 虚拟机的应用
• 1.2 虚拟化技术的实现
• 1.2.1 CPU 虚拟化
• 1.2.2 内存虚拟化
• 1.2.3 I/O 虚拟化
• 1.3 虚拟化技术与计算机安全
• 1.3.1 虚拟化在安全领域的应用
• 1.3.2 虚拟机中的安全问题
• 1.4 虚拟机联盟与访问控制
• 1.4.1 访问控制与隐蔽通道管理
• 1.4.2 相关研究工作
• 1.5 本文的工作与意义
• 1.6 本文的内容安排
• 1.7 本章小结
• 第二章 访问控制模型
• 2.1 目标
• 2.2 BELL LAPADULA 模型
• 2.2.1 基本模型元素
• 2.2.2 安全特性
• 2.2.3 安全转换规则
• 2.3 中国墙安全策略
• 2.3.1 利益冲突类
• 2.3.2 安全规则
• 2.4 动态中国墙模型
• 2.4.1 DCWP 中的主体与客体
• 2.4.2 DCWP 中的安全规则
• 2.4.3 DCWP 对隐蔽通道带宽的影响
• 2.5 虚拟机联盟下的BLP 模型
• 2.5.1 基本模型元素
• 2.5.2 安全特性
• 2.5.3 安全转换规则
• 2.6 VMCC 访问控制机制
• 2.7 本章小结
• 第三章 系统设计
• 3.1 系统架构
• 3.2 虚拟机的选取
• 3.2.1 Xen Hypervisor
• 3.2.2 为何选用Xen
• 3.3 TCB
• 3.4 引用监视器
• 3.5 VMCC 模块
• 3.6 虚拟机检测
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统实现
• 4.1 总体实现概述
• 4.2 NETFILTER 与VIRT-BLP
• 4.2.1 Netfilter/iptables
• 4.2.2 在xen 中的网络配置
• 4.2.3 virt-blp
• 4.3 基本数据结构
• 4.3.1 安全描述信息
• 4.3.2 辅助数据结构
• 4.3.3 数据交换格式的定义
• 4.4 VMCC DAEMON 与VMCC SERVER 的实现
• 4.4.1 访问控制规则的约束
• 4.4.2 初始化过程
• 4.4.3 DCWP 的状态更新与老化
• 4.4.4 VMCC Server 的实现
• 4.5 SMT 的实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统实验
• 5.1 实验环境
• 5.2 访问控制机制的测试
• 5.2.1 对BLP 的测试
• 5.2.2 对DCWP 的测试
• 5.3 VMCC 对性能影响的测试
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文