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云环境下虚拟机可信启动研究及实现
云环境下虚拟机可信启动研究及实现
摘要：随着云计算服务的迅速发展，虚拟化技术已经成为云环境中非常重要的一部分。在云环境中，虚拟机的可信启动对于保护云平台及其上的应用程序的安全至关重要。本文重点研究云环境下虚拟机可信启动的相关技术，并实现了一个基于IntelTXT技术的可信启动方案。实验结果表明，该方案可以有效地保护虚拟机在云环境中的可信启动过程。
关键词：云计算；虚拟化；可信启动；IntelTXT；安全性
引言
随着云计算的快速发展，越来越多的应用程序和服务被迁移到云平台上运行。虽然云计算提供了许多便利和灵活性，但也带来了一系列的安全威胁。其中一个关键问题是如何保护云平台中的虚拟机及其上运行的应用程序的安全。在云环境中，虚拟机的可信启动是确保云平台安全性的基础。
虚拟机的可信启动是指在虚拟机启动过程中验证虚拟机镜像的完整性和真实性，并确保虚拟机在运行时处于一个可信的执行环境中。可信启动可以防止不可信的虚拟机镜像和恶意修改的虚拟机环境对云平台及其上的应用程序造成的安全威胁。
当前，虚拟机可信启动的研究主要集中在两个方向上：硬件支持和软件实现。硬件支持方面，Intel公司推出了一项技术称为TrustedExecutionTechnology（TXT），它可以提供硬件级别的可信启动支持。软件实现方面，一些研究者提出了不同的方案，包括基于信任链的启动、基于信任根的启动等。
在本文中，我们重点研究云环境下虚拟机可信启动的相关技术，并实现了一个基于IntelTXT技术的可信启动方案。该方案利用IntelTXT提供的硬件级别的可信计算环境，验证虚拟机镜像和启动过程的完整性和真实性。实验结果表明，我们的方案可以有效地保护虚拟机在云环境中的可信启动过程。
相关技术
1.虚拟化技术
虚拟化技术是云计算环境中的核心技术之一。它可以将物理资源（如计算机、存储和网络）虚拟化为多个逻辑资源，从而实现资源的灵活分配和利用。虚拟化技术可以提高云平台的可靠性、安全性和可扩展性。
2.IntelTXT技术
IntelTXT（TrustedExecutionTechnology）是一项由Intel公司提供的硬件级别的可信计算技术。它可以提供一个可信的执行环境，确保软件和硬件的可信性。在云环境中，IntelTXT可以用来验证虚拟机镜像和启动过程的完整性和真实性，从而保护虚拟机的可信启动过程。
3.可信启动方案
针对虚拟机的可信启动问题，目前有许多不同的方案被提出。其中一种方案是基于信任链的启动方案。该方案利用一条由特殊硬件组件生成的信任链，验证虚拟机镜像和启动过程的完整性和真实性。另一种方案是基于信任根的启动方案。该方案使用一个预先定义的信任根，通过验证虚拟机镜像和启动过程与信任根的关系，确保虚拟机的可信启动。
实现方案
在本文中，我们实现了一个基于IntelTXT技术的虚拟机可信启动方案。该方案包括以下步骤：
1.确定信任链
首先，我们确定了一条由特殊硬件组件生成的信任链。这条信任链包含了虚拟机镜像和启动过程中的关键信息，如启动引导程序、操作系统内核、驱动程序等。我们使用IntelTXT提供的工具生成了一个包含信任链的特殊硬件模块。
2.验证信任链
然后，我们使用IntelTXT提供的工具验证了信任链中各个部分的完整性和真实性。通过检查信任链中各个部分的签名和哈希值，我们可以确保虚拟机镜像和启动过程没有被恶意修改。
3.启动虚拟机
最后，我们使用验证通过的信任链启动虚拟机。在启动过程中，我们再次验证了虚拟机镜像和启动过程的完整性和真实性。如果验证失败，我们将终止虚拟机的启动过程，以防止不可信的虚拟机镜像和恶意修改的虚拟机环境对云平台造成的安全威胁。
实验结果
我们在一台拥有IntelTXT技术的计算机上进行了实验。实验结果表明，我们的方案可以有效地保护虚拟机在云环境中的可信启动过程。通过验证信任链的完整性和真实性，我们可以确保虚拟机镜像和启动过程没有被恶意修改。实验证明，我们的方案能够提供一个可信的执行环境，从而保护虚拟机及其上运行的应用程序的安全。
结论
本文研究了云环境下虚拟机可信启动的相关技术，并实现了一个基于IntelTXT技术的可信启动方案。实验结果表明，该方案可以有效地保护虚拟机在云环境中的可信启动过程。虚拟机的可信启动对于保护云平台及其上的应用程序的安全至关重要。未来的工作可以进一步探索其他的可信启动方案，并比较它们的性能和安全性。
参考文献：
[1]RistenpartT,TromerE,ShachamH,etal.Hey,you,getoffofmycloud:exploringinformationleakageinthird-partycomputeclouds[C]//Proceedingsofthe16t