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Thesis Defense

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Thesis Defense

  1. 1. 基于虚拟机架构的分布式强制基于虚拟机架构的分布式强制 访问控制系统访问控制系统 答辩人 : 石磊 导师 : 邹德清 副教授 答辩时间 : 2009.5
  2. 2. 研究生期间工作 • 2007.8-2007.10 – 参与 CGSP v2.0 项目的开发 – 编写用户注册和登录接口 – 整合 CGSP 和 VEGA 平台用户信息和服务 • 2008.1-2008.4 – 参与优先中国墙策略的设计 – 负责算法设计 – 编写专利 (NO. 200810047946.8)
  3. 3. 研究生期间工作 (cont.) • 2008.4-2009.4 – 参与 <<Xen 虚拟化技术 >> 的编写 – 前期源码分析 + 后期编撰工作 – ISBN: 978-7-5609-5203-1 • 2008.1-2009.5 – 毕业设计 – 基于虚拟机架构的分布式 MAC 系统 – 提交相关专利
  4. 4. 提纲 研究背景和课题目的1 优先中国墙策略实现2 系统结构和功能模块3 测试及分析4 进一步工作5
  5. 5. 问题提出 • 虚拟化技术发展迅速,安全问题日益突出 – VMM 保证运行 VM 的隔离性 – VM 之间的资源共享可能破坏 VM 的隔离性 – 实施 MAC, 有效的协助 VMM 控制 VM 间共享 – 但是,目前基于 VM 的 MAC 系统存在问题 • VM 之间能够避开 MAC 进行非公开的通信(隐通道 ) • 对节点间虚拟机的行为 ( 通信 , 迁移 ) 缺乏控制
  6. 6. • 产生的原因: – 采取了一定安全措施的系统 – 同一节点 VM 安全级别不同 – 合法操作 , 非法目的 隐通道 硬件硬件 Xen/MACXen/MAC VM 1 Order Info. VM 1 Order Info. VM 2 Order Info. VM 2 Order Info. VM 0 VM 0 VM 3 Adv. VM 3 Adv. 隐通道 硬件硬件 Xen/ACMXen/ACM VM 1 Order Info. VM 1 Order Info. VM 2 Order Info. VM 2 Order Info. VM 0VM 0 硬件硬件 Xen/ACMXen/ACM VM 1 Comput . VM 1 Comput . VM 0VM 0 节点 1 节点 2 VM 2 Adv. VM 2 Adv. 隐通道 VM 通信
  7. 7. 隐通道 (cont.) • 特点 – 非公开 , 难以发现并消除 – VM 间普遍存在 • 解决方案 – 禁止受控 VM 同时运行 ( 冲突集 ) – 动态冲突集 • 记录 VM 运行历史 • 解决间接隐通道 VMMVMM VMVM VMVM VMVM VMVM
  8. 8. 课题目的 • 设计并实现动态冲突集 – 优先中国墙策略 (PCW) – 应用 PCW 到分布式环境下 • 构建分布式 MAC 系统 – 利用 Xen 虚拟机系统 – 建立节点间策略决策机制 – 分布式策略信息管理
  9. 9. PCW 策略实现 • 动态冲突集 – 动态冲突集 = 原始冲突集 + 历史状态数组 • 原始冲突集过于庞大 , 实际只有少数冲突对有效 – 动态冲突集  有效冲突集 • 有效的冲突对与运行的 VM 相关 • 记录 VM 的运行状态 – 运行状态数组 • 记录当前运行的 VM ( 标签 ) VM 标签 (Types): Oil-A, Oil-B, Bank-C, Others 原始冲突集 (CIS_O): {{Oil-A, Oil-B}} VM 标签 (Types): Oil-A, Oil-B, Bank-C, Others 原始冲突集 (CIS_O): {{Oil-A, Oil-B}}
  10. 10. 有效冲突集 + 运行状态数组 • 有效冲突集 – CIS_A[type] • 运行状态数组 – RT[type] CIS_A: RT: VMMVMM O-BO-B B-CB-C OthOth 10 1 0 0 0 000 0 1 O-AO-A 1 2 0 1
  11. 11. PCW 策略实现 ( 分布式 ) • PCW 控制的虚拟机行为 – 节点间虚拟机通信 – 虚拟机迁移 • PCW 策略决策 – 同时需要两个节点的 CIS_A 和 RT – 可能对双方运行状态产生影响 VMM 1VMM 1 VMM 2VMM 2 O-BO-B OthOth 00 22 00 00CIS_A: 11 00 00 11RT: 11 00 00 00CIS_A: 00 11 00 00RT: O-AO-A 通信 ? 00 11 00 00CIS_A: 00 00 00 11RT:
  12. 12. 系统体系结构 • 建立中心节点作为中心安全服务器 (CSS) – 负责集中保存各节点策略信息 • 策略信息主要用于节点间策略决策 – 执行节点间策略决策
  13. 13. 系统体系结构 (cont.) • 在一般节点建立本地安全服务器 (LSS) – 负责执行本地决策 • 本地策略决策 • 执行本地决策 • 处理同步 – 执行节点间决策结果 • 发送决策请求 • 接收策略更新
  14. 14. CSSLSS • 通过安全网络通道进行连接 – 传输更新的策略信息 – 传递决策请求和决策结果 • 通过策略管理模块执行更新操作 – 策略信息的组织 – 策略更新和同步
  15. 15. 策略同步请求 PP NN PP PP RR PP
  16. 16. 节点间策略决策请求 PP RR PP DD PP PPPP
  17. 17. 测试及分析 • 策略决策时间 3E+09 3.5E+09 4E+09 4.5E+09 5E+09 5.5E+09 6E+09 6.5E+09 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 消耗时钟周期数 测试次数 Xen sHype DVM- MAC 时间开销增加 34% ( 增加 CIS_A 和 RT 数组更新 , SCM 策略信息拷贝 过程 ) 时间开销增加 34% ( 增加 CIS_A 和 RT 数组更新 , SCM 策略信息拷贝 过程 )
  18. 18. 测试及分析 • 节点间策略信息更新时间 0 2E+09 4E+09 6E+09 8E+09 1E+10 1.2E+10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 消耗时钟周期数 测试次数 更新时间 本地决策时间 更新时间平均为决策时间的 70% 左右 ( 更新时间开销不稳定 , 47%--93%, 优化传递信息 量 ) 更新时间平均为决策时间的 70% 左右 ( 更新时间开销不稳定 , 47%--93%, 优化传递信息 量 )
  19. 19. 进一步工作 • 优化 CIS_A 和 RT 数组更新方式 , 降低策略 决策开销 – 减少数组遍历次数 • 优化策略信息的跨空间拷贝 – 共享内存代替直接的内存拷贝 • 减少节点间数据传输容量 – 更改策略更新模式 , 替代整体的信息传递
  20. 20. 谢谢

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