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基于硬件虚拟化的安全高效内核监控模型
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP316[自动化与计算机技术—计算机软件与理论;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学),江苏南京210023, [2]南京大学计算机科学与技术系,江苏南京210023
  • 相关基金:国家自然科学基金(61170070,61572248,61431008,61321491); 国家科技支撑计划(2012BAK26B01)
中文摘要:

传统的基于虚拟化内核监控模型存在两个方面的不足:(1)虚拟机监控器(virtual machine monitor,简称VMM)过于复杂,且存在大量攻击面(attack surface),容易受到攻击;(2)VMM执行过多虚拟化功能,产生严重的性能损耗.为此,提出了一种基于硬件虚拟化的安全、高效的内核监控模型Hyper NE.Hyper NE舍弃VMM中与隔离保护无关的虚拟化功能,允许被监控系统直接执行特权操作,而无需与VMM交互;同时,Hyper NE利用硬件虚拟化中的新机制,在保证安全监控软件与被监控系统隔离的前提下,两者之间的控制流切换也无需VMM干预.这样,Hyper NE一方面消除了VMM的攻击面,有效地削减了监控模型TCB(trusted computing base);另一方面也避免了虚拟化开销,显著提高了系统运行效率和监控性能.

英文摘要:

Traditional kernel monitoring models based on virtualization have two main drawbacks: 1) Virtual machine monitor (VMM) is vulnerable to attacks due to its non-trivial complexity and considerable attack surface; 2) VMM executes redundant virtualization functionalities, leading to heavy performance loss. To address those issues, this paper proposes a secure and efficient kernel monitoring model, named HyperNE, based on hardware virtualization. In HyperNE, any virtualization functionalities that are isolation and protection unrelated are removed from VMM, and guest OS is allowed to directly conduct privileged operations with no need to interact with VMM. Meanwhile, without sacrificing isolation guarantees, HyperNE utilizes a newly supported virtualization feature to transfer execution between security monitoring applications and guest OS in a controlled manner with no VMM involvement. As a result, HyperNE can not only eliminate the attack surface of VMM and effectively reduce trusted computing base (TCB) size of monitoring model, but also greatly improve system and monitoring performance by avoiding virtualization overheads.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609