基于隐蔽通道的带宽算法的研究.pdf

第22卷哈尔滨师范大学自然科学学报Vo.l22,No.32006
第3期NATURALSCIENCESJOURNALOFHARBINNORMALUNIVERSITY

基于隐蔽通道的带宽算法的研究

张军季伟东

(哈尔滨师范大学)

【摘要】介绍对隐蔽通道分析的原因及方法,重点阐明共享资源矩阵分析法的
原理,并举例说明这个分析方法的优越性.
关键词:隐蔽通道;带宽;可信计算机

(4)测量使用场景
0引言隐蔽通道的TCB原语的性能测量不仅要包
隐蔽通道最重要的参数是带宽,通过带宽可含读访问原语和写访问原语,还要包含为读写变
以判断已识别隐蔽通道的危险性.计算最大可达量设置环境的初始化原语.同时隐蔽通道的场景
带宽时总是假设隐蔽通道没有噪声,并且进程同决定了需要考虑哪些环境初始化原语.
步时间忽略不计.无论采用哪种算法计算带宽,选(5)系统配置和初始化
择TCB原语都要以通道的真实使用场景为基础,TCB原语测量和进程切换时间都与系统结构
并要考虑到与通道有关的TCB状态参数.参数有关.系统结构参数如下:
①系统部件的工作速度(如:CPU、内存等的
1影响带宽计算的因素速度);
②系统配置
隐蔽通道的带宽通常受到以下因素影响.;
③各个配置的大小如内存的大小高速缓
(1)噪声和延迟(,
通道发送和接收时,出现的噪声和延迟是影存的大小等);
④配置的初始化
响隐蔽通道带宽的两个最重要的因素.各种硬件.
瞬时通道
资源在发送者和接收者之间调度时,调度进程的(6)
介入会使得通道带宽明显降低.这是指传送完一定数目的数据后就消失的通
道
(2)编码和记号分布.
最大可达带宽与发送者和接收者共同选用的
编码方案有关.2隐蔽通道的带宽算法
(3)TCB原语的选择2.1基于信息论的形式化算法
大多数系统中,每个隐蔽通道都与多个TCB该算法假设隐蔽通道没有噪声,通道工作时
原语有关.这些原语中,有的带宽较大,有的带宽系统中没有发送者和接收者之外的进程,收发同
较小,应选取能达到最大带宽的原语计算通道的步也不需要时间.因此可以将多数隐蔽通道建模
带宽.成有限状态机,如图1所示.图中为每个通道记号

收稿日期:2005-10-18
*黑龙江省教育厅科研项目资助(10541093);2005年度哈尔滨师范大学骨干教师项目资助(KG2005-06)
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t
(0或1),相对应的只有一个下一个状态.C=lim(log2(AsX))/t=log2X(5)
方程(5)的最大解,即为带宽.
2.2基于马尔科夫过程的非形式化算法
该非形式化算法是基于如下的假设:
1.环境设置和读都是由接收方进程完成的.
2.假定设置0和1用时相等,并且传送的0和
图1用两状态图表示隐蔽通道
1分布相同.
要确定两状态图表示的隐蔽通道的带宽就
N(t),该算法中提出一个求最大可达带宽的一个计
要找出时间t内所有可能的传递数.通道带宽可
算公式:
以表示为-1
:B(0)=b(Tr+Ts+2Tcs)
C=lim(log2Ns(t))/t(1)其中,b是编码因子,在通常情况下为1.Tr和
为找出Nh(t),令N0(t)为在时间t内从两状
Ts是传送过程结束后设置和读取一个1和0所需
态之一开始的可能的传递数令为在时间
,N1(t)t的时间,Tcs是设置读一个0或1的读环境所需时
内从另一个状态开始的可能的传递数一般地当
.,间.用非形式化算法进行通道带宽估计应测量通
s为状态集合的值域时,对第s个状态就有一个
道最快的原语,并将Tcs选择最小的实测值.
Ns(t).传递数满足一个差分方程组.对于文件锁
通道,可得到如下的差分方程组:
3结论
N0(t)=N0(t-i)+N1(t-k)
实验结果表明,这两种算法得到的隐蔽通道
N1(t)=N0(t-j)+N1(t-l)(2)
带宽数值大致相同.若设置传递环境和传递一个
一般地,Ns(t)=Nm(t-Tsm),其中Tsm是
0的时间不同于设置传递环境并传递一个1所用
从状态s转成状态m所用的时间.的时间,则用基于信息论的形式化算法得到的带
这里,N0(t)仅对于可以表示为多个i、j、k、l宽高于基于马尔科夫过程的非形式化算法得到的
之和的时间t是非零值.根据Shannon信息论,要数值.特别是在一个通道的某些TCB原语中设置
确定通道的带宽,只需找出t趋近于极限时N0(t)一些延迟,结果尤为明显.
的渐近上限.该上限可以取如下的形式:参考文献
t
Ns(t)=AnX(3)1卿斯汉,等.操作系统安全.清华大学出版社,2004.8.
代入方程,可得:2胡道元,等.网络安全.清华大学出版社,2004.1.

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