可信云計算平臺模型的研究及其改進

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1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文可信云計算平臺模型的研究及其改進姓名：王含章申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：信息安全指導(dǎo)教師：黃劉生2011-04-15摘要摘要云端數(shù)據(jù)安全與隱私保護被普遍認為是云計算發(fā)展的兩大重要內(nèi)容，然而到目前為止客戶沒有任何手段能夠證明自己上傳的數(shù)據(jù)與應(yīng)用的完整性與機密性，因此產(chǎn)生了客戶與云服務(wù)提供商之間的信任問題，這也就成了阻礙云計算發(fā)展的最大障礙之一。將可信計算技術(shù)與云計算相結(jié)合是解決這一信任問題的方向之一，這個針對基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（Infrastructure-as-a-Service,IaaS）模型提

2、出的可信云計算平臺（TrustedCloudComputingPlatform,TCCP)解決方案在2009年提出。該可信云計算平臺模型通過一個外部的可信協(xié)調(diào)者(TrustedCoordinator,TC)來認證內(nèi)置可信芯片的服務(wù)器，然后管理活躍的可信服務(wù)器列表，并參與到虛擬機（VirtualMachine）啟動與動態(tài)遷移的過程中。而可信節(jié)點（內(nèi)置可信芯片且安全運行的服務(wù)器）通過可信虛擬機監(jiān)視器（TrustedVirtualMachineMonitor,TVMM）來保證運行的虛擬機內(nèi)部數(shù)據(jù)不被黑客或有特權(quán)的管理人員監(jiān)

3、視或修改。不過由于對可信第三方的過度依賴，可信云計算平臺模型只能停留在理論探討階段，沒有實用的可行性。本文針對可信云計算平臺模型的局限性進行了深入研究，提出了一種改進的基于直接匿名認證（DirectAnonymousAttestation,DAA）與隱私認證中心（PrivacyCertificationAuthority,PrivacyCA）策略的TCCP模型，較好解決了可信第三方在性能與安全性的瓶頸問題。本文主要是通過引入DAA策略并且根據(jù)可信芯片的中立特性設(shè)計了一種讓一部分內(nèi)部可信節(jié)點（TrustedNodes,

4、TNs）成為PrivacyCAs(內(nèi)部小型可信第三方)的協(xié)議，其中內(nèi)部的PrivacyCA承擔(dān)了TC的TNs管理職責(zé)與部分認證職責(zé)。在云計算平臺的每一個區(qū)域（Zone）里面都設(shè)有多個PrivacyCA，每個PrivacyCA有自己管理的可信區(qū)域，本文采取這樣一種隔離措施來提高平臺的安全性，若某個PrivacyCA管理的區(qū)域被攻破后能夠?qū)p失降低到最小。這些不同的管理區(qū)域是通過PrivacyCAs選出來的內(nèi)部可信聯(lián)絡(luò)者（InternalTrustedCoordinator,ITC）進行聯(lián)系，ITC的選舉采用安全多方計算

5、（SecureMulti-partyComputation,SMC）算法，從而保證了ITC的選舉不被少數(shù)被操縱的無賴PrivacyCAs所影響。PrivacyCAs與選舉出來的ITC能夠完全替代TC的可信節(jié)點管理功能，并參與到虛擬機的創(chuàng)建與動態(tài)遷移的過程中。這里的難點是如何讓PrivacyCA與ITC替代TC大部分功能同時不減弱平臺的安全性。在原始可信云計算平臺模型中，虛擬可信平臺的概念直接從基于虛擬技術(shù)的可信平臺架構(gòu)里面引入，對于是否適合云計算平臺的問題并沒有進行探討。而本I摘要文對虛擬可信平臺的架構(gòu)進行了研究，并

6、根據(jù)TCCP模型的需求對可信平臺架構(gòu)進行了相應(yīng)的改變。本文采取的云平臺架構(gòu)基于開源的Eucalyptus,虛擬可信平臺架構(gòu)基于vTPM，可信芯片必須符合TPM1.2標準（DAA策略在TPM1.2標準下才能夠被使用）?？尚旁朴嬎闫脚_模型有可信芯片這種專門的安全硬件來支撐，是解決云計算隱私保護與安全方面問題的最好方法之一，尤其是可信計算技術(shù)的研究與應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。因此針對可信云計算平臺模型的設(shè)計具有很高的參考價值，本文改進原始可信云計算平臺的設(shè)計思路也可以為以后實際平臺的設(shè)計提供幫助，使得人們對數(shù)據(jù)安全的擔(dān)憂不再成為云

7、計算發(fā)展的障礙之一。關(guān)鍵詞：云計算虛擬可信平臺架構(gòu)隱私保護架構(gòu)即服務(wù)直接匿名認證IIAbstractABSTRACTDatasecurityandprivacypreservingincloudarewidelybelievedtobetwoprimefieldsduringtherapidexpansionofcloudcomputing.However,byfar,therearenoeffectivemethodsforuserstoverifytheconfidentialityandintegrityoft

8、hedatathattheyuploadtothecloud.Hence,atrustissuebetweenCloudServiceProvider(CSP)anduserscomesup,andit'sbecomingoneofthebiggestbarrierstocloudcomputingdevelopment.Introducing