XEN存储安全论文：XEN存储安全 分离设备驱动 数据加密.doc

XEN存储安全论文：XEN存储安全分离设备驱动数据加密
【中文摘要】近年来虚拟化技术得到蓬勃发展,开源软件XEN虚拟机利用半虚拟化技术,使虚拟机有接近单机的性能,又利用XEN虚拟机管理软件的超级权限实现对硬件的资源分配与管理,提高了虚拟机的安全性,这些优点都使得XEN虚拟机的应用前景广阔。XEN虚拟机采用分离设备驱动的机制,实现客户机对硬件资源的访问,客户机DomainU(非特权级客户机)访问自己的磁盘数据要通过Domain0(特权级客户机)的磁盘块设备驱动程序完成。如果DomainU不希望Domain0及其他客户机看到自身磁盘的数据,DomainU需要对磁盘做加密处理。此外,在读写磁盘数据的过程中,DomainU磁盘数据对Domain0完全可见,Domain0端的恶意程序可以窃听DomainU数据,造成DomainU磁盘数据的泄漏。本论文通过对XEN分离驱动机制进行详细分析,设计并实现了对磁盘(除文件系统元数据之外)数据的加密,这样可以使Domain0能够正常挂载加密磁盘却无法查看磁盘数据。在DomainU前端驱动层加入数据加解密模块,利用AES算法对要写入Domain0共享内存页面的数据进行加密操作,对读取的数据在DomainU地址空间进行解密,从而实现DomainU系统数据的安全存储。此系统不仅保证DomainU磁盘数据在静态的情况下对Domain0不可见,同时也使DomainU读写磁盘数据的过程中,只要数据离开DomainU地址空间便处在加密状态,保证了数据在读写过程中的安全性。
【英文摘要】Inrecentyears,virtualizationtechnologyisdevelopingrapidly.TheXENVMM(VirtualMachineMonitor),anopensourceproject,makesuseofpara-virtualizationtechnology,whichmakestheguestOShavehigherperformancethanthefull-virtualizationVMM.Andithasthesuperprivilegetomanageandschedulethehardwareresources,whichimprovesthesecurityoftheguests.AlloftheadvantagesmaketheXENhaveapromisingfuture.XENVirtualMachineadoptsthesplitdevicedrivermodeltoimplementtheDomain’saccesstothehardwareresources.WhentheDomainU(UnprivilegedDomain)accessesthediskdataofitsown,ithastohandoverthetasktothedevicedriverinDomain0(PrivilegedDomain).SoiftheDomainUdoesn’tallowotherDomainstoseethedatainitsdisks,thedisksmustbeencrypted.Besides,ifDomain0sniffstheprocessesofDomainU’sdataaccess,itisveryfeasible,whichwillcausetheDomainU’sdataleaktoDomain0.Inthispaper,thesplitdevicedrivermodelhasbeenanalyzedindetail,theEncrypting/DecryptingmoduleisdesignedandimplementedinthefrontenddriverofDomainU.ThedisksattachedintoDomainUareencryptedfullyexceptthemetadatareferringtothefilesystem,whichmakestheDomain0mountthedisksuccessfullybutcan’tviewthedataoffiles.AESencryptingalgorithmhasbeenadoptedtoencryptthedatathatwillbewrittenintothesharedmemorypagesbetweenDomainUandDomain0,whichprotectsthedataofDomainUinsecurity.Inthisway,itnotonlykeepsthedatainDomainU’sdisksafeinstaticstate,whichcan’tbe