基于虚拟机的实时文件保护机制研究

论文摘要

随着虚拟化技术越来越广泛的应用,各种针对虚拟机的攻击工具也层出不穷,尤其是保存着用户大量重要数据的客户操作系统的安全性令人担忧。传统的文件保护位于目标操作系统之中,很容易受到内核态攻击工具的攻击,其软件本身的安全很难得到保证。另外,由于虚拟化环境下,一台主机上同时运行多个操作系统,传统的文件保护需要在每台虚拟机上冗余地安装各自的文件保护系统,这对系统资源造成了很大的浪费,也严重地影响了系统的性能。基于虚拟机的实时文件保护机制有效地解决了上述问题。首先,由于该机制的关键模块在特权虚拟域中实现,与目标虚拟机有效隔离,不易受到内核态攻击工具的危害。其次,由于特权虚拟域有较高的管理权限,非特权虚拟域中的恶意软件无法感知到特权虚拟域中文件保护系统的存在,且相比在非特权虚拟域中实现能够更容易检测出恶意攻击的存在。该机制结合虚拟机分离设备驱动模型,利用特权操作系统中用户态设备管理工具实现对客户虚拟机中文件操作捕获,不修改虚拟机监控器和客户操作系统的代码,保证了其代码的完整性。最后,该机制实时获取客户操作系统中文件操作的相关信息,并在特权虚拟域中利用文件沙箱对非特权虚拟域的客户操作系统中文件实现有效地保护,保证了客户操作系统重要文件的安全性。总的来说该机制实现了以下四个特色:隔离性、透明性、非侵入性和实时性。测试表明,基于虚拟机的实时文件保护机制能够有效地保证客户操作系统中指定文件的安全性,且对文件系统的压缩和解压缩速度以及文件的读写速度影响较小,并能够适应主机中虚拟机的动态部署、创建和销毁,同时对多个客户操作系统中的指定文件实施保护。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题背景与研究内容
• 1.4 文章组织结构
• 2 基于虚拟机的实时文件保护机制的设计
• 2.1 基于虚拟机的安全防御系统简介
• 2.2 实时文件保护机制设计思路
• 2.3 体系结构与功能模块
• 2.4 工作机制与处理流程
• 2.5 关键问题
• 2.6 小结
• 3 基于虚拟机的实时文件保护机制的实现
• 3.1 文件分类保护策略
• 3.2 磁盘数据流的截获
• 3.3 面向文件系统的操作解析
• 3.4 文件的隔离保护
• 3.5 小结
• 4 系统测试及性能分析
• 4.1 测试环境
• 4.2 功能测试
• 4.3 性能测试
• 4.4 小结
• 5 总结及展望
• 致谢
• 参考文献