可信虛擬機平臺(nxpowerlite)

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1、基于虛擬機架構(gòu)的可信計算環(huán)境與可信軟件設(shè)計VMbasedtrustedcomputingenvironment&softwaredesign孫毓忠研究員Tel:010-62600640INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGYEmail：yuzhongsun@ict.ac.cn計算機體系結(jié)構(gòu)國家重點實驗室（籌）中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)2011.4.19內(nèi)容提要：INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY?研究背景和意義?主要研究內(nèi)容與成果?基于虛

2、擬機的可信計算平臺研究與設(shè)計（TRainbow）?面向管理域虛擬機完整性的實時檢測技術(shù)（VMGuard）?可信可控用戶虛擬計算環(huán)境構(gòu)建方法研究（TRIOB）?面向虛擬存儲數(shù)據(jù)完整性的透明檢測技術(shù)（Tapwire）?虛擬化全局內(nèi)存優(yōu)化技術(shù)（TMemCanal）?分布化IO資源的全局可見與共享技術(shù)?Xen虛擬計算環(huán)境下的可信接入控制技術(shù)?項目推廣與展望?成果統(tǒng)計2研究背景：計算模式的發(fā)展INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY?單一桌面計算向以互聯(lián)網(wǎng)為主的大規(guī)模跨域服務(wù)計算過渡?傳統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

3、已經(jīng)逐漸被網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)中心代替?計算環(huán)境具有開放、動態(tài)、難控的特點多種用戶共存，多種服務(wù)共存，面向數(shù)據(jù)中心，物理資源共享3研究背景：平臺可信性INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY?“可信軟件基礎(chǔ)研究”基本要求：?改變傳統(tǒng)的“面向正確性的軟件理論＋工程化”模式，轉(zhuǎn)向以軟件可信性度量為基礎(chǔ)，全面考慮軟件的需求分析、建模等軟件工程全過程和運行支撐環(huán)境等方面的可信保證問題。?軟件的設(shè)計階段，主要關(guān)注可靠性和可伸縮性等系統(tǒng)軟件本身的可信屬性?軟件的運行階段，主要關(guān)注完整性、私密性等運行支撐環(huán)境

4、方面的可信屬性4研究背景：云計算面臨的挑戰(zhàn)INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY?加州大學(xué)伯克利分校?IBM5主要貢獻：INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGYTRainbow:基于虛擬機的可信計算平臺研究與設(shè)計TRIOB:可信可控用戶虛擬計算環(huán)境構(gòu)建方法研Xen虛擬計算環(huán)境下的可信接入控制技究術(shù)VMGuard:面向管理域虛擬機完整性的實時檢測技術(shù)Tapwire:面向虛擬存儲數(shù)據(jù)完整性的透明檢測技術(shù)分布化IO資源的全局可見與共享技TMemCanal:虛擬化全局內(nèi)存優(yōu)

5、化技術(shù)術(shù)6內(nèi)容提要：INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY?研究背景和意義?主要研究內(nèi)容與成果?基于虛擬機的可信計算平臺研究與設(shè)計（TRainbow）?面向管理域虛擬機完整性的實時檢測技術(shù)（VMGuard）?可信可控用戶虛擬計算環(huán)境構(gòu)建方法研究（TRIOB）?面向虛擬存儲數(shù)據(jù)完整性的透明檢測技術(shù)（Tapwire）?虛擬化全局內(nèi)存優(yōu)化技術(shù)（TMemCanal）?分布化IO資源的全局可見與共享技術(shù)?Xen虛擬計算環(huán)境下的可信接入控制技術(shù)?項目推廣與展望?成果統(tǒng)計7虛擬計算平臺可信性需求分析

6、INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY?當(dāng)前計算平臺系統(tǒng)軟件存在的問題?結(jié)構(gòu)單一:大多采用單內(nèi)核結(jié)構(gòu)?層次過多:往往采用層次化的設(shè)計方式?規(guī)模巨大，Bug眾多：Linux內(nèi)核可能存在大約15000個缺陷?交互接口眾多：內(nèi)部的函數(shù)調(diào)用關(guān)系復(fù)雜，向外提供的系統(tǒng)調(diào)用非常多?應(yīng)用隔離度差：大多基于進程和文件系統(tǒng)進行隔離，但共享內(nèi)核?設(shè)計目標(biāo)?滿足應(yīng)用需求、平臺運行可靠、隔離外部攻擊?從結(jié)構(gòu)重構(gòu)的角度，以虛擬機為粒度，基于拆分驗證的方法設(shè)計面向數(shù)據(jù)中心的可信計算平臺系統(tǒng)軟件?結(jié)構(gòu)變革：內(nèi)核組件拆

7、分重構(gòu)?面向應(yīng)用：定制可信應(yīng)用環(huán)境?面向內(nèi)核：隔離設(shè)備管理服務(wù)?規(guī)范交互：共享通道安全驗證8TRainbow：可信計算平臺設(shè)計INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY?設(shè)計思想：–定制化：計算環(huán)境的定制思想，即根據(jù)應(yīng)用的特點和對計算環(huán)境的依賴關(guān)系，提供定制的虛擬機–扁平化：應(yīng)用對資源直接訪問思想，計算環(huán)境中只提供與應(yīng)用相關(guān)的訪問接口，該訪問接口與指定的資源之間提供直達一對一綁定–角色化：通過專用虛擬機來提供多種可信關(guān)鍵服務(wù)–顆粒化：力圖實現(xiàn)輕量級的虛擬機結(jié)構(gòu)，提高可靠性9TRainbow

8、：體系結(jié)構(gòu)INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY10TRainbow平臺可信性增強設(shè)計INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY應(yīng)用環(huán)境定制可信驗證隔離內(nèi)核拆分重構(gòu)可靠設(shè)備服務(wù)完整性檢測服務(wù)11內(nèi)容提要：INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY?研究背景和意義?主要研究內(nèi)容與成果?基于虛擬機的可信計算平臺研究與設(shè)計（TRainbow）?面向管理域虛擬機完