基于硬件虚拟化的安全高效内核监控模型

来源：软件学报杂志2016年第2期北京时间：

作者：黄啸,邓良,孙浩,曾庆凯

单位：黄啸，计算机软件新技术国家重点实验室南京大学, 江苏 南京 210023;南京大学 计算机科学与技术系, 江苏 南京 21002311,邓良，计算机软件新技术国家重点实验室南京大学, 江苏 南京 210023;南京大学 计算机科学与技术系, 江苏 南京 21002302,孙浩，计算机软件新技术国家重点实验室南京大学, 江苏 南京 210023;南京大学 计算机科学与技术系, 江苏 南京 21002303,曾庆凯，计算机软件新技术国家重点实验室南京大学, 江苏 南京 210023;南京大学 计算机科学与技术系, 江苏 南京 21002304

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HyperNE.HyperNE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,HyperNE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,HyperNE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.

关键词：虚拟化;内核监控;特权模式切换;攻击面

基金资助：国家自然科学基金(61170070, 61572248, 61431008, 61321491); 国家科技支撑计划(2012BAK26B01)