隔离执行模型研究与实现

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1、NanjingUniversity(MasterDegreeDissertation)ResearchandImplementationofisolationexecutionmodelByQiaoqingLiSupervisedbyProfessorQingkaiZengDepartmentofComputerScienceandTechnologyingUniversityMay2011ing，P．R．China南京大学硕士学位论文』Uflfl／fflrrlHIIIJIIHIIIIIIIIJlllffl

2、lfffJIIJY2373296隔离执行模型研究与实现盐笠垫鏊鲑鱼垄途专业!Q!墨级硕士生姓名：奎：』：廛指导教师(姓名、职称)：鲎鏖趣塾撞摘要系统安全是保证信息安全的一个重要基础，系统平台应该为各种安全应用提供一个安全的运行环境。目前系统平台存在着代码量庞大难于验证、缺乏有效的错误隔离机制，以及安全模型缺乏通用性等问题。因此，本文以为安全应用提供安全的运行环境为目标，重点研究了程序的隔离执行模型。本文主要的研究工作如下：1)研究了小型化安全系统的特点，以及构造安全系统需要解决的关键问题。通过分析具有代表性

3、的安全系统，总结了安全系统的特点；2)总结了与安全系统相关的安全概念和安全系统中常用的虚拟化技术，较为详细地描述了本文实现所采用的AMDSVM硬件虚拟化技术：3)分析了安全运行环境的安全性和通用性的需求，确定了保证数据保密性、数据完整性和执行完整性等安全属性的安全目标，以及保证系统兼容性、灵活性和高效性等通用性目标；4)基于需求分析，提出了安全敏感模块(SecureSensitiveModule，SSM)隔离执行模型——SSMVisor模型。在此模型中，应用程序中的安全相关代码被隔离到SSM中，并和底层系统

4、一起构成了应用程序的可信计算基(TrustedComputingBase，TCB)，而操作系统内核和应用程序中的安全无关部分被假定为不可信组件。SSMVisor模型为SSM的运行提供一个单向隔离的执行环境，SSM和外部不可信代码间通过函数调用的方式进行交互，SSM可以使用外部地址空间内存，并且在SSM运行过程中允许被操作系统中断：5)根据SSMVisor模型，结合硬件虚拟化技术，实现了一个单向隔离执行原型系统。分析和实验结果表明，系统具有较好的安全性，性能测试表现良好，性能开销约6％左右，同时自身代码量也较

5、少，约3000行的代码量。关键字：小型安全系统；可信计算基：硬件虚拟化：隔离执行：安全敏感模块THESIS：ResearchandImplementationofisolationexecutionmodelSPECIALIZATl0N：POSTGRADUATE：^伍NTOR：ComputerSoftwareandTheoryLiXiaoqingZengQingkaiAbstractSystemsecurityisanimportantfoundationforinformationsecurity,and

6、asecuritysyStemplatformshouldprovideasaferuntimeenvironmentforavarietyofsecurityapplications·Atpresent，theproblemsofthesystemplatformmainlyinclude：thehugeamountofcodewhichmakesitverydifficulttobeverified，thelackofeffectivefaultisolationmechanism，andrelated

7、securitymodelsarenotforgeneral-purpose．Inresponsetotheseproblems，thisthesisstudiestheisolationexecutionmodelofprogramsandtriestoprovideasafeoperatingenvironmentforsecurityapplications．ThemainworkiSasfollows：1)Thethesisstudiesthecharacteristicsofsmallsecuri

8、typlatformandthekeyproblemsinconstructingsecurityplatform．Byanalyzingrepresentativesecuritysystems，wesummarizethecharacteristicsofthesecuritysystem．2)Someconceptsandvirtualizationtechnologiesforsecurityplatfo