BR112016024453B1 - Método implementado por computador para gerenciar conjunto de dados, sistema de computação e meio de armazenamento legível por computador físico - Google Patents

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Abstract

MÉTODO IMPLEMENTADO POR COMPUTADOR DE GERENCIAR CONJUNTO DE DADOS, SISTEMA DE AMBIENTE DE COMPUTAÇÃO E MEIO DE ARMAZENAMENTO LEGÍVEL POR COMPUTADOR FÍSICO. A invenção diz respeito a gerenciar conjuntos de dados criptografados. Um método inclui obter uma primeira chave de descriptografia. A primeira chave de descriptografia é configurada para ser utilizada para descriptografar um conjunto de dados criptografado que foi criptografado utilizando um primeiro mecanismo de criptografia. O primeiro mecanismo de criptografia está associado à primeira chave de descriptografia que pode ser utilizada para descriptografar o conjunto de dados. O método ainda inclui criptografar a primeira chave de descriptografia com um segundo mecanismo de criptografia. O método ainda inclui criptografar a primeira chave de descriptografia com um terceiro mecanismo de criptografia. O método ainda inclui criar um pacote incluindo pelo menos a primeira chave de descriptografia criptografada com o segundo método de criptografia e a primeira chave de descriptografia criptografada com o terceiro método de criptografia. O método ainda inclui assinar o pacote com a assinatura de um guardião e assinar o pacote com uma assinatura criada a partir da primeira chave de descriptografia.

Description

ANTECEDENTES Antecedentes e Técnica Relevante
[001] A interconexão de sistemas de computação tem facilitado os sistemas de computação distribuída, tal colmo os assim chamados sistemas de computação em "nuvem". Nesta descrição, "computação em nuvem" podem ser sistemas ou recursos para permitir o acesso à rede sob demanda conveniente ubíqua a um grupo compartilhado de recursos de computação configuráveis (por exemplo, redes, servidores, armazenamento, aplicativos, serviços, etc.) que podem ser aprovi- sionados e entregues com reduzido esforço de gerenciamento e reduzida interação com o provedor de serviço. Um modelo em nuvem pode ser composto de várias características (por exemplo, auto-serviço sob demanda, amplo acesso à rede, combinação de recursos, rápida elasticidade, serviço medido, etc.), modelos de serviço (por exemplo, Software como um Serviço ("SaaS"), Plataforma como um Serviço ("PaaS"), Infra-Estrutura como um Serviço ("IaaS"), e modelos de im-plementação (por exemplo, nuvem privada, nuvem comunitária, nuvem pública, nuvem híbrida, etc.).
[002] Os aplicativos de serviço baseado em nuvem e remotos são predominantes. Tais aplicativos são hospedados em sistemas remotos públicos e privados tais como nuvem e normalmente oferecem um conjunto de serviços baseados na Rede para comunicação para e a partir dos clientes.
[003] Nos ambientes de computação em nuvem, um locatário po de incluir um usuário, companhia, departamento de uma companhia ou outra entidade que possua direitos de acessar uma ou mais das máquinas virtuais implementadas em um centro de dados executado por um provedor de serviço na nuvem. Um locatário pode desejar ter máquinas virtuais implementadas em seu benefício. Entretanto, o locatário pode desejar impedir outras entidades (tais como outros locatários, bisbilhoteiros, ou mesmo administradores de centro de dados) de estarem aptas a acessar suas máquinas virtuais enquanto estas máquinas estão em armazenamento antes de serem implementadas em um hospedeiro em um centro de dados ou quando as máquinas virtuais estão sendo implementadas em um hospedeiro no centro de dados. Para realizar isso, a máquina virtual pode ser criptografada, tal como pela criptografia de uma unidade de disco rígido virtual e/ou dos metadados para a máquina virtual. Assim, uma máquina virtual criptografada irá instalar-se e mudar-se do armazenamento off-line e entre hospedeiros de uma maneira que preserve a confidencialidade e a integridade de seu conteúdo. Ademais, a chave utilizada para criptografar o conteúdo da máquina virtual pode ter que ser girada (isto é, alterada) com alguma regularidade. Isto pode apresentar desafios para um proprietário de uma máquina virtual estando apta a acessar suas máquinas virtuais criptografadas.
[004] Entretanto, pode existir algum desejo de ter a máquina vir tual apta tanto a ser implementada no hospedeiro como disponível para recuperação e execução pelo proprietário (por exemplo, o locatário) da VM. Isto pode ser difícil dada à natureza protegida de vários esquemas de criptografia. Em particular, uma meta da criptografia é impedir grandes números de entidades de estarem aptas a descriptogra- far uma VM criptografada pela proteção dos segredos utilizados para descriptografia. Assim, existem desafios em ter duas entidades diferentes estando aptas a descriptografar uma VM criptografada.
[005] O assunto reivindicado neste documento não está limitado às concretizações que endereçam quaisquer desvantagens ou que operam somente em ambientes tais como estes descritos acima. Ao invés disso, este antecedente somente é proporcionado para ilustrar uma área de tecnologia ilustrativa onde algumas concretizações descritas neste documento podem ser praticadas.
BREVE SUMÁRIO
[006] Uma concretização ilustrada neste documento inclui um método que pode ser praticado em um ambiente de computação. O método inclui atos para gerenciar conjuntos de dados criptografados. O método inclui obter uma primeira chave de descriptografia. A primeira chave de descriptografia é configurada para ser utilizada para des- criptografar um conjunto de dados criptografado que foi criptografado utilizando um primeiro mecanismo de criptografia. O primeiro Mecanismo de criptografia está associado com a primeira chave de descrip- tografia que pode ser utilizada para descriptografar o conjunto de dados. O método ainda inclui criptografar a primeira chave de descripto- grafia com um segundo mecanismo de criptografia. O segundo mecanismo de criptografia está associado com uma segunda chave de des- criptografia utilizada por uma primeira entidade, de modo que a segunda chave de descriptografia pode ser utilizada pela primeira entidade para descriptografar o conjunto de dados por primeiro descripto- grafar chave criptografada pela primeira chave utilizando a segunda chave de descriptografia, e então, utilizar a primeira chave descripto- grafada para descriptografar o conjunto de dados. O método ainda inclui criptografar a primeira chave de descriptografia com um terceiro mecanismo de criptografia. O terceiro mecanismo de criptografia está associado com uma terceira chave de descriptografia utilizada por uma segunda entidade, de modo que a terceira chave de descriptografia pode ser utilizada pela segunda entidade para descriptografar o conjunto de dados por primeiro descriptografar chave criptografada pela primeira chave utilizando a terceira chave de descriptografia, e então, utilizar a primeira chave descriptografada para descriptografar o conjunto de dados. O método ainda incluir criar um pacote compreendendo pelo menos a primeira chave de descriptografia criptografada com o segundo métodos de criptografia e a primeira chave de descriptografia criptografada com o terceiro método de criptografia. O método ainda inclui sinalizar o pacote com uma assinatura de guardião e assinar o pacote com uma assinatura criada a partir da primeira chave de criptografia.
[007] Este Sumário é proporcionado para introduzir uma seleção de conceitos de uma forma simplificada, os quais são ainda descritos abaixo na Descrição Detalhada. Este Sumário não é pretendido para identificar aspectos chave ou essenciais do assunto reivindicado, nem é pretendido para ser utilizado como um auxílio ao determinar o escopo do assunto reivindicado.
[008] Aspectos e vantagens adicionais serão expostos na descri ção a seguir, e em parte serão óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos pela prática das instruções neste documento. Os aspectos e vantagens da invenção podem ser realizados e obtidos por meio dos instrumentos e combinações particularmente salientados nas reivindicações anexas. Os aspectos da presente invenção irão se tornar mais totalmente aparentes a partir da descrição seguinte e das reivindicações anexas, ou podem ser aprendidos pela prática da invenção como exposta daqui para frente.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[009] Para descrever a maneira na qual as vantagens citadas acima e outras vantagens e aspectos podem ser obtidos, uma descrição mais particular do assunto resumidamente descrito acima será apresentada por referência às concretizações específicas que são ilustradas nos desenhos anexos. Entendendo que estes desenhos repre- sentam somente concretizações típicas e, portanto, não são para ser considerados como limitativos em escopo, as concretizações serão descritas e explicadas com especificidade e detalhes adicionais através do uso dos desenhos acompanhantes, nos quais:
[0010] a Figura 1 ilustra um conjunto de dados criptografado e um pacote com chaves criptografadas para descriptografar o conjunto de dados criptografado;
[0011] a Figura 2 ilustra implementar máquinas virtuais criptogra fadas;
[0012] a Figura 3 ilustra operações de atestação para hospedeiros e alvos;
[0013] a Figura 4 ilustra um fluxo para ativar uma máquina virtual em um hospedeiro;
[0014] a Figura 5 ilustra um fluxo para migrar uma máquina virtual; e
[0015] a Figura 6 ilustra um método para gerenciar conjuntos de dados criptografados.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0016] Uma ilustração simples de uma concretização da invenção é ilustrada com referência à Figura 1. A Figura 1 ilustra um conjunto de dados criptografado 101. O conjunto de dados criptografado 101 pode ser decriptografado utilizando uma chave de transporte 102. No exemplo ilustrado, várias cópias da chave de transporte 102 são criptografadas utilizando esquemas de criptografia particulares para entidades particulares. Assim, por exemplo, uma primeira cópia 102-0 é criptografada para um proprietário de modo que um proprietário do conjunto de dados 101 possa descriptografar a cópia, mas outras entidades não possam. A Figura 1 ainda ilustra n cópias adicionais onde cada uma das n cópias adicionais 102-1 até 102-n são criptografadas para guardiões (tais como entidades que podem hospedar ou armazenar um conjunto de dados para o proprietário) de modo que cada guardião possa descriptografar sua cópia, mas outra entidade não possa. Em algumas concretizações, isto pode ser realizado pela utilização de técnicas de criptografia assimétrica. Assim, por exemplo, a primeira cópia 02-0 é criptografada utilizando uma chave pública para o proprietário de modo que o proprietário possa utilizar sua chave privada para des- criptografar a primeira cópia 102-0. De forma similar, a cópia 102-1 pode ser criptografada utilizando uma chave pública para um primeiro guardião, de modo que o primeiro guardião possa descriptografar a cópia 102-1 utilizando a chave privada do guardião. Criptografia e des- criptografia similares podem ser feitas para as cópias de guardião restantes.
[0017] As cópias são empacotadas juntas e assinadas com uma assinatura de guardião 103 utilizando um hash criptográfico com chave ou assinatura digital para garantir que o pacote não seja violado. O guardião, a entidade que assina as cópias, pode ser, por exemplo, o proprietário ou um guardião, e pode alterar à medida que o conjunto de dados criptografado 101 é transferido e/ou novamente criptografado. A assinatura do guardião pode de forma criptográfica refrear o pacote para garantir que o conjunto de dados 101 não possa ser exposto para entidades não autorizadas. O pacote também inclui uma assinatura de chave de transporte 104 que é uma forma de autenticação que é criada por se executar um hash criptográfico ou outra função (tal como uma função de código de autenticação de mensagem (MAC)) da chave de transporte que pode ser utilizada como prova do conhecimento do guardião da chave de transporte.
[0018] Agora, ilustrando um exemplo mais detalhado, algumas concretizações ilustradas neste documento são direcionadas para de forma segura implementar máquinas virtuais (VMs) criptografadas para um hospedeiro em um centro de dados de um modo que permita que tanto o hospedeiro decriptografe a VM criptografada como um proprietário locatário da VM esteja apto a descriptografar a VM criptografada. Isto pode ser realizado pelo sistema criptografando a VM, e duas (ou mais, se desejado) cópias da chave de descriptografia da VM para a VM sendo criadas. Uma cópia da chave de descriptografia da VM é criptografada utilizando uma chave pública do locatário (permitindo ao locatário descriptografar a chave de descriptografia da VM utilizando a chave privada do locatário, e então, descriptografar a VM utilizando a chave de descriptografia da VM) enquanto a segunda cópia da chave de descriptografia da VM é criptografada utilizando uma chave pública do serviço de distribuição de chave (KDS) (o qual permite ao hospedeiro obter a chave de descriptografia da VM com ajuda a partir do KDS). Ademais, as duas chaves criptografadas podem ser apropriadamente embrulhadas, tal como utilizando a assinatura do guardião e uma assinatura da chave de descriptografia como descrito acima para garantir que violação não tenha ocorrido.
[0019] Apesar de o Sumário acima ser no contexto de implementar máquinas virtuais em um ambiente de centro de dados, deve ser apreciado que as concretizações podem ser implementadas igualmente em outros cenários.
[0020] O exemplo de máquina virtual é ilustrado na Figura 2, o qual ilustra um locatário 200, um serviço de nuvem 201, um gerenciador de máquina virtual 202, o armazenamento de máquina virtual 203, uma máquina virtual 204, um agente de migração 205, um KDS 206, e um hospedeiro 207. No exemplo ilustrado, a máquina virtual 204 é criptografada como ilustrado pelo hachurado em diagonal da máquina virtual no armazenamento de máquina virtual 203. O armazenamento de máquina virtual 203 é um sistema de armazenamento mantido por um provedor de serviço em nuvem 201. O locatário 200 proporciona VMs para o provedor de serviço em nuvem 201, o qual pode armaze- nar as mesmas no armazenamento de máquina 203. O locatário 200 pode criptografar as VMs ou as VMs podem ser criptografadas por outras entidades.
[0021] O agente de migração 205 (ou outra entidade apropriada, por exemplo, o locatário 200) proporciona duas cópias da chave necessária para descriptografar a máquina virtual criptografada 204. As chaves podem ser proporcionadas para o agente de migração pelo locatário 200 ou pelo KDS 206, ou por alguma outra entidade confiável. Uma cópia 209 da chave 208 é criptografada utilizando uma chave pública do locatário 200, enquanto a outra cópia 210 da chave 208 é criptografada utilizando uma chave pública do KDS 206. Várias alternativas podem ser implementadas.
[0022] A chave 208 pode ser utilizada para descriptografar a pró pria VM 204. Alternativamente, a chave 208 pode ser utilizada para descriptografar um módulo de plataforma confiável virtual (vTPM) (como será explicado abaixo em maiores detalhes) que pode ser utilizado para descriptografar a VM 204. Entretanto, isto ainda se situa dentro do escopo do que é descrito como a VM sendo criptografada. Em algumas concretizações, a VM 204 pode ser criptografada pela criptografia de uma unidade de disco rígido virtual (VHD) e/ou dos metadados da VM 204.
[0023] Se o locatário 200 desejar recuperar e ler a VM criptografa da 204, o locatário pode simplesmente solicitar a VM criptografada 204 de volta a partir do armazenamento de máquina virtual 203 e utilizar sua chave privada para descriptografar a primeira cópia 209 da chave 208, e então utilizar a chave 208 para acessar a VM 204.
[0024] Para implementar a VM 204 junto ao hospedeiro 207, a VM criptografada é enviada para o hospedeiro 207. Ademais, um pacote 212 incluindo as cópias criptografadas 209 e 210 da chave 208 é enviado para o hospedeiro 207.
[0025] O pacote 212 é assinado com a assinatura tanto do guar dião como com uma assinatura para a chave 208.
[0026] O hospedeiro 207 envia uma solicitação 211 e o pacote 212 para o KDS 206. Alternativamente, junto com enviar a solicitação 211 para o KDS 206, o hospedeiro 207 também pode enviar a segunda cópia 210 da chave 208 para o KDS. Alternativamente, o KDS 206 pode receber a segunda cópia 210 a partir de outro serviço e pode armazenar a segunda cópia 210 antes da solicitação 211.
[0027] Em algumas concretizações, pode ser feita uma determina ção quanto a se o hospedeiro 207 atende a algumas qualificações, e se o hospedeiro 207 atende às qualificações, então, a chave 208 pode ser acessada pelo KDS 206 e enviada de volta para o hospedeiro 207. Por exemplo, concretizações podem requerer que o hospedeiro 207 atenda alguns requerimentos de saúde, tal como o hospedeiro pode precisar estar executando algum software (ou alguma versão do software), ter alguns parâmetros de configuração, ter um registro de inicialização apropriado. O hospedeiro então pode utilizar esta chave 208 para destravar a VM 204 permitindo que a VM 204 seja implementada no hospedeiro 207 (como ilustrado pela versão não hachurada em diagonal da VM 204).
[0028] O dito a seguir ilustra ainda outros detalhes adicionais. Nos fluxos requerendo o uso de um Serviço de Distribuição de Chave, a estrutura de dados chamada de "descritor de proteção" ou PD é utilizada. A função principal dos PDS é empacotamento criptográfico de uma chave de criptografia (por exemplo, a chave 208), chamada de Chave de Transporte. Este empacotamento garante que o acesso à chave somente seja concedido para entidades autorizadas. O KDS 206 não sabe ou não se preocupa com quais dados a chave de transporte protege.
[0029] A título de ilustração, um proprietário de uma Máquina Vir tual (VM) pode desejar implementar a VM junto a um hospedeiro. A VM compreende dois conjuntos de dados - uma seção de metadados e um conjunto de unidades de disco rígido virtuais (VHDs). Os VHDs são criptografados utilizando uma tecnologia de criptografia apropriada, tal como BitLocker disponível a partir da Microsoft Corporation of Redmond, Washington. A chave de criptografia do volume total (FVEK) utilizada para descriptografar o VHD principal é protegida por um módulo de plataforma confiável virtual (vTPM), cujo estado é criptografado e armazenado como parte dos metadados, ao lado do PD. O estado do vTPM é ele próprio criptografado utilizando uma chave empacotada pelo PD. Isto permite ao proprietário proteger a VM de acesso não desejado à VM.
[0030] Quando um hospedeiro em uma hospedaria precisa ativar uma VM, ele extrai o PD para o vTPM a partir dos metadados e envia o mesmo para o KDS. Se o hospedeiro for autorizado para a chave vTPM, o KDS irá retornar para um Ambiente de Execução Confiável (TEE), tal como um subsistema seguro do hospedeiro, a chave com a qual o vTPM pode ser decriptografado. Vários diferentes subsistemas seguros podem ser juntamente ou alternativamente utilizados. Em uma concretização, este subsistema poderia ser implementado como funções executando no kernel da VM do hospedeiro. Em outra implementação, ele poderia estar executando no hipervisor. Em outras concretizações, ele poderia ser implementado como um espaço de endereços separado imposto pelo hipervisor utilizando capacidades de mapeamento de memória do processador (algumas vezes referidas neste documento como modo seguro virtual (VSM)). Em outras concretizações, ele poderia ser implementado como uma área de execução separada imposta pelo processador (tal como a TrustZone da arquitetura ARM, a capacidade SGX emergente descrita pela Intel Corporation of Sana Clara, Califórnia, ou a tecnologia de Módulo de Plataforma Confiável (TPM)). Estas diferentes implementações podem oferecer funcionalidade similar, tal como a capacidade de executar operações criptográficas, armazenar credenciais, validar a integridade de código ou dados, e proteger segredos. Entretanto, elas podem ser diferentes nas propriedades de segurança que elas oferecem.
[0031] Alternativamente, em algumas concretizações, se a VM for acessada no ambiente do proprietário da VM, o KDS não é envolvido em liberar a chave à medida que o PD contém um empacotamento da chave de transporte que permite acesso direto pelo proprietário da VM. De forma notável, o KDS pode ser mantido pelo serviço em nuvem 201 em algumas concretizações, mas pode ser mantido por uma entidade externa em outras concretizações.
[0032] As entidades autorizadas a receber a chave são o "proprie tário" ou zero ou mais "guardiões". A distinção principal entre os dois é que, em algumas concretizações, os proprietários têm que criar o PD original; além disso, em algumas concretizações, somente proprietários podem ser expressos em PDs utilizando certificados auto- assinados. O projeto de PD presta atenção à detecção de impostor: se toma cuidado para garantir que uma entidade não autorizada não possa passar pelo proprietário ou por um guardião de um PD. Finalmente, são feitas aprovisionamentos para recuperação a partir do compromisso de chave. Por exemplo, isto pode ser realizado pela utilização de diferentes chaves de vida útil onde o proprietário é representado por uma chave de longo prazo que é altamente protegida e esta chave é utilizada para assinar as chaves de proprietário de prazo mais curto que podem não receber os mesmo grau de proteção. A chave de curto prazo se torna, efetivamente, um guardião (isto é, um proprietário como guardião).
[0033] As concretizações também podem incluir rolamento auto mático de chave. Cada vez que um KDS 206 é solicitado a abrir um PD, isto é devido ao fato de que alguma entidade (tal como um hospedeiro do fabric) está tentando ler um pedaço de dados criptografado. Tal operação é associada com um fluxo de "ingresso", tal como migrar em uma VM ou criar uma nova VM protegida a partir de alguns "dados de customização" criptografados. O KDS 206 responde a tais solicitações com as chave solicitada bem como com outro PD - o PD utilizado em um fluxo de "egresso" subsequente, normalmente significando migração de uma VM para outro hospedeiro 213 ou para armazenamento off-line (por exemplo, armazenamento de máquina 203). Esta configuração garante que o KDS 206 tenha que ser contatado somente uma vez - no ingresso, e que é quando a saúde do hospedeiro é avaliada. Avaliação adicional do hospedeiro não é feita no egresso se o KDS não for contatado mais do que uma vez. Entretanto, concretizações pode permitir várias viagens de ida e volta para o KDS 206 à medida que não existe dano nesta ocorrência. A avaliação de hospedeiro pode ser executada cada vez que as concretizações entram em contato com o KDS. Assim, se o KDS não for contatado no egresso, também não existe avaliação do hospedeiro no egresso.
[0034] Em algumas concretizações, em qualquer ponto no tempo, exatamente uma entidade, seja o proprietário ou um guardião, é designado como o "Guardião" do PD - isto é, a entidade que criou e assinou o PD (por exemplo, como ilustrado em 103). À medida que o PD se move de proprietário para um guardião e de um guardião para outro, a guarda irá alterar. Entretanto, a guarda irá permanecer a mesma contanto que o mesmo KDS manipule o PD. Qualquer guardião ou proprietário pode "arrebatar" um PD existente (se tornar seu guardião) sem o guardião atual ser envolvido.
[0035] O dito a seguir ilustra uma ilustração matematicamente ri gorosa de um exemplo. A seção fará uso da seguinte notação: • K0, Ki, ST, TT - entidades envolvidas nos fluxos (locatário K0, locatário Ki, fonte TEE ST, alvo TEE TT) • NEPub, NEPri - chaves de criptografia pública e privada de alguma entidade N; NE é a forma abreviada para NEPub • NSPub, NSPri - chaves de assinatura pública e privada de alguma entidade N; NS é a forma abreviada para NSPub
Figure img0001
certificado de uma entidade N (proprietário ou locatário) especificando o nome em questão da entidade SN e sua chave pública (assinatura ou criptografia) NK, emitida pela entidade M pela assinatura com sua chave privada MSPri (a chave de assinatura poderia assinar a chave pública correspondente para um certificado auto-assinado)
Figure img0002
chaves de transporte simétricas (por exemplo,
Figure img0003
l pode ser uma chave de ingresso e
Figure img0004
uma chave de egresso); em, algumas concretizações, as chaves de transporte não são pretendidas para serem utilizadas diretamente, mas ao invés disso, como entradas para uma função de derivação de chave para produzir chaves de criptografia e de autenticação para várias partes da carga útil VM protegida como um todo, entretanto, diferentes esquemas de derivação de chave podem ser utilizados
Figure img0005
mensagem M criptografada utilizando a chave K; K pode ser simétrica ou assimétrica, dependendo do contexto
Figure img0006
Mensagem M autenticada utilizando a chave simétrica K
Figure img0007
Mensagem M assinada utilizando a chave assimétrica K
Figure img0008
Concatenação de mensagens M e M2
[0036] Ademais, a forma reduzida nas descrições de fluxo irão uti lizar variáveis para representar mensagens mais complexas; especifi- camente no ingresso dentro de um hospedeiro, é provável de se lidar com mensagens descritas abaixo:
Figure img0009
chave dθ criptografia derivada (KDF corresponde a "função de derivação de chave", "e" é uma entrada para a KDF utilizada, por exemplo, para diferenciar derivação de chave de criptografia da derivação, por exemplo, de chave de assinatura. Entretanto, deve ser observado que isto é somente um exemplo e qualquer outra entrada apropriada pode ser utilizada igualmente).
[0037] ° Esta é uma chave simétrica derivada a partir de TK pa ra propósito de criptografar a carga útil
[0038] ° Observe que várias chaves de criptografia podem ter que ser derivadas a partir de uma única chave de transporte, correspondendo a diferentes partes de uma carga útil da VM protegida (por exemplo, o estado vTPM criptografado é somente tal parte)
Figure img0010
chave de autenticação derivada
[0039] ° Esta é uma chave simétrica derivada a partir de TK pa ra propósito de autenticar a carga útil via, por exemplo, uma função HMAC
[0040] ° Observe que pode ser necessário derivar várias tais chaves de autenticação a partir de uma única chave de transporte para propósito de criptografia autenticada
Figure img0011
carga útil criptografa da e autenticada P
[0041] ° Carga útil autenticada e criptografada (tal como estado vTPM) criada utilizando uma chave de criptografia e sua chave de auten-ticação acompanhante correspondendo a uma chave de transporte TK
[0042] Apesar de no exemplo ilustrado aqui, uma chave de auten ticação e chave de criptografia separadas serem ilustradas, deve ser apreciado que em outras concretizações, alguns algoritmos criptográficos permitem que a mesma chave seja utilizada tanto para criptografia como para autenticação. Assim, as estruturas de dados ilustradas neste documento podem ser simplificadas em outras concretizações.
[0043] O PD irá incluir vários empacotamentos das chaves de transporte - um pelo proprietário (abaixo isto será chamado de uma mensagem do tipo "B") e zero ou mais empacotamentos pelos guardiões, os quais são delegados pelo proprietário (estas são mensagens referidas como tipo "C").
Figure img0012
chave empacotada do proprietário
[0044] ° Esta é a chave de transporte criptografada para o pro prietário da VM; ela permite que a VM seja pega por seu proprietário em qualquer ponto no tempo
[0045] ° Somente entrada do proprietário pode conter um certifi cado não delegado (auto-assinado) através da chave de assinatura
[0046] ° Existem três partes para esta mensagem - o certificado através da chave de assinatura do proprietário, um certificado emitido pelo proprietário através da chave de criptografia pública do proprietário e a criptografia da chave de transporte utilizando a chave de criptografia pública (O certificado através da chave de assinatura do proprietário pode ser auto-assinado, mas ele não precisa ser auto-assinado e poderia ser emitido pela autoridade de certificado que é mutuamente confiável por todas as partes).
Figure img0013
chave em pacotada do guardião
[0047] ° Esta é a mesma chave de transporte criptografada para um guardião da VM
[0048] ° Kj é o guardião "atual" para o qual a chave de transpor- te é criptografada
[0049] ° Ki é o guardião "anterior" na cadeia ( i == 0 para pro prietário), o qual delega a autoridade de guardião para Kj
[0050] ° Poderiam existir zero ou mais guardiões para uma VM, de modo que zero ou mais mensagens do tipo C dentro de um PD
[0051] Diferentes empacotamentos da chave de transporte são combinados em um conjunto, ilustrado abaixo como uma matriz, onde cada fileira contém um número de entradas concatenadas correspondendo a um proprietário ou a um guardião. Os proprietários são identificados como tais (utilizando a letra "o"). O guardião atual é sinalizado como tal com um asterisco. No exemplo ilustrado abaixo, o PD está no formato que ele existe quando primeiro criado pelo proprietário para consumo pelo KDS 206. A combinação de diferentes empacotamentos da chave é uma mensagem do tipo D. A mensagem gerada pelo proprietário para um único guardião pareceria:
Figure img0014
[0052] O KDS 206 pode consumir esta mensagem, tornar ele pró prio o guardião e adicionar guardiões adicionais, resultando em um PD que parece o seguinte:
Figure img0015
[0053] A integridade e a autenticidade da mensagem do tipo D são proporcionadas por uma mensagem do tipo E. Esta mensagem serve como prova de que o guardião de fato tem conhecimento da chave protegida pela mensagem do tipo D e de fato criou a mensagem.
Figure img0016
[0054] onde
Figure img0017
é a chave de assinatura privada da entrada na mensagem D que é marcada como o "guardião".
[0055] Finalmente, uma mensagem do tipo F é o "PD" real - a concatenação de mensagens D e E:
Figure img0018
[0056] Em algumas concretizações, o formato de dado PD tam bém inclui o cabeçalho (para comunicar informação tal como o número da versão blob do PD), bem como provisões para agilidade criptográfica (escolha de cifra, modo e tamanho da chave para cada chave).
[0057] Um fluxo típico envolvendo um PD através de alguma carga útil inclui o hospedeiro enviando um PF Fi da chave de ingresso TKi para KDS, e KDS respondendo com dois pedaços de informação: 1) Um empacotamento de duas chaves de transporte (ingresso e egresso - TKi e TKe) para consumo pelo TEE do hospedeiro. Este empacotamento envolve a criptografia autenticada de uma conca- tenação de chaves de ingresso e de egresso: ° TW - chave de empacotamento, gerada pelo KDS TW-e TW-a
Figure img0019
chaves de criptografia e de autenticação derivadas a partir de TW
Figure img0020
2) Uma chave de egresso PF Fe construída ao redor de TKe a ser incluída com a carga útil de egresso. Esta não é almejada no TEE do hospedeiro e pode somente ser aberta pelos proprietários ou por um dos guardiões.
[0058] Em alguns casos, o hospedeiro irá proporcionar vários des critores de proteção de ingresso. Neste caso, o KDS irá garantir que todos os descritores de proteção possuam o exato mesmo proprietário (como evidenciado a partir do certificado auto-assinado na raiz da cadeia de delegação). O descritor de proteção de egresso resultante se rá um super conjunto de todos os guardiões a partir dos descritores de proteção de ingresso e a mensagem H irá parecer:
Figure img0021
[0059] Como já mencionado, o KDS 206 não tem conhecimento do tipo de carga útil que o blob do tipo F protege. A carga útil poderia ser o estado vTPM, aprovisionando informação para uma VM, ou alguma coisa totalmente diferente. Em algumas concretizações, a carga útil é criptografada utilizando uma chave de criptografia derivada a partir da chave de transporte "mestre", e autenticada utilizando a chave de autenticação correspondente (como ilustrado pelas mensagens do tipo A). Entretanto, outras disposições de derivação de chave poderiam ser construídas para obter o mesmo efeito ou um efeito geral similar.
[0060] Em algumas concretizações, cada hospedeiro (por exemplo, hospedeiros 207 e 213) completa a atestação antes que ele possa hospedar uma VM ou participar nos fluxos de migração. Quando completando com sucesso a atestação com um serviço de atestação de hospedeiro (HAS) 214, é emitido um certificado de saúde para o hospedeiro. A chave no certificado, em algumas concretizações, é uma chave de criptografia pública TEE para um subsistema confiável do hospedeiro. O hospedeiro subsequentemente apresenta o certificado de saúde para o KDS 206, o qual responde por criptografar dados sensíveis (por exemplo, uma chave de criptografia vTPM) para o TEE do hospedeiro. Observe que neste caso, não existe "autenticação" com o certificado de saúde e nenhuma prova de posse requerida pelo KDS 206 para autenticar o hospedeiro. Simplesmente, o hospedeiro está livre para apresentar qualquer que seja o certificado de saúde que ele deseje, mas se ele não possuir a chave privada correspondente, ele não estará apto a en-tender a resposta que ele recebe a partir do KDS.
[0061] Agora, é feita referência à Figura 3, a qual ilustra um fluxo 300 para um exemplo muito específico. Com referência à Figura 3:
[0062] 1. O hospedeiro inicia a atestação por entrar em contato com o serviço de atestação
[0063] 2. O serviço de atestação emite uma solicitação. Na concre tização utilizando tecnologia TPM, esta pode ser uma solicitação de leitura de Registro de Configuração da Plataforma (PCR). Isto é apresentado na Figura 3 como uma única troca de solicitação / resposta, mas na prática irá assumir duas pernas: uma para estabelecer uma sessão e outra - para satisfazer a solicitação. • Dois modos diferentes de atestação são possíveis em concretizações utilizando um dispositivo TPM 2.0 - um é uma cotação do Grupo de Computação Confiável (TGC) através de nonce proporcionado pelo serviço, e outro - uma "leitura PCR direta" através de uma sessão salgada autenticada. Observe que é meramente um exemplo. Em outras concretizações, por exemplo, TPM 1.2 poderia ser utilizado, apesar de que a funcionalidade de leitura PCR direta não estaria disponível. 3. O dispositivo satisfaz a solicitação de leitura PCR por fornecer valores dos PRCs solicitados junto com um TCG Log 4. O dispositivo junta uma "solicitação de atestação" que compreende uma resposta para a solicitação de leitura PCR 5. O serviço inspeciona o registro de ocorrência TCG fornecido, os valores PCR, e opcionalmente consulta a política para determinar se os conteúdos do registro de ocorrências TCG fornecidos pelo hospedeiro são saudáveis (em adição a simplesmente associar os valores PCR) 6. O serviço produz um certificado de saúde, o qual internamente codifica a chave pública TEE e um conjunto de medidas da saúde do hospedeiro como determinadas pelo serviço de atestação de saúde 214. 7. Este certificado de saúde é armazenado pelo hospedeiro para subsequente uso na ativação da VM e nos fluxos de migração.
[0064] Hospedagem de Máquina Virtual e Migração
[0065] A migração de VM é um fluxo complexo contendo várias peças móveis. Ela envolve o servidor hospedeiro fonte, o servidor hospedeiro alvo e um serviço de gerenciamento que orquestra o movimento. Esta seção irá focar principalmente no gerenciamento de chave relacionado com a migração de VM. A migração de VM Poe ocorrer, por exemplo, em um dos seguintes casos: • A partir de um hospedeiro para outro sob a competência do mesmo guardião • A partir de um proprietário para o guardião • A partir de um guardião para outro • A partir do guardião de volta para o proprietário
[0066] Em cada caso, a VM é assumida como percorrendo territó rio hostil (rede, armazenamento, espaço de endereços). O modo para proteger a carga útil e o próprio PD descrito acima obtém transporte de extremidade à extremidade seguro da VM e de seu material de chave.
[0067] Em cada cenário de migração da VM, a VM protegida per corre em sua totalidade a partir de um hospedeiro para outro ou para / a partir do armazenamento. Em uma concretização, a VM compreende os seguintes blocos constituintes: • Chaves de criptografia vTPM • Estado vTPM • Metadados VM • Um ou mais VHDs • Estado de memória VM • Estado de dispositivo VM
[0068] As chaves de criptografia vTPM (por exemplo, chaves de transporte ou chaves derivadas a partir das chaves de transporte) são criptografadas de modo que somente um proprietário ou guardião de uma VM poderia ter acesso às mesmas. As chaves de transporte são então transmitidas para o TEE do hospedeiro autorizado para ver as mesmas.
[0069] Em um exemplo ilustrativo, o estado vTPM é criptografado utilizando a chave de transporte ou uma chave de criptografia derivada a partir da chave de transporte; a criptografia é ainda autenticada utilizando uma chave de autenticação, também derivada a partir da mesma chave de transporte. O estado vTPM e as chaves de transporte que protegem o mesmo não deixam o TEE do hospedeiro desprotegido. Entretanto, deve ser apreciado que isto é meramente um exemplo, e que existem virtualmente vários modos ilimitados pelos quais as chaves poderiam ser utilizadas para proteger a confidencialidade e a integridade que se situam dentro do escopo de concretizações da presente invenção.
[0070] Partes sensíveis dos metadados também poderiam ser au tenticadas, utilizando uma chave de autenticação diferente, também derivada a partir da chave de transporte (em algumas concretizações, como uma questão de boa prática criptográfica, a chave de autenticação utilizada para validade o estado criptografado vTPM não deve deixar o TEE, de modo que uma chave separada é utilizada). Mais geralmente, no exemplo ilustrado, toda a criptografia envolvendo estas chaves secretas é feita utilizando o TEE ou uma das extensões do TEE (tal extensão pode ser o kernel do OS hospedeiro protegido utilizando integridade de código imposta pelo hipervisor). Uma hierarquia de chaves pode ser construída com a chave de transporte em sua raiz e várias partes do estado da VM são criptografadas utilizando chaves nesta hierarquia.
[0071] Presume-se que o VHD é criptografado utilizando a VFEK protegida pelo vTPM, de modo que a arquitetura de migração não faz tentativa adicional de proteger o mesmo. Em adição, é possível que o locatário 200 transfira a partir do provedor de serviço 201 uma VM que pertence a este locatário e execute a mesma diretamente, isto é, sem envolver o KDS 206.
[0072] Finalmente, a memória VM e o estado do dispositivo são criptografados utilizando chaves derivadas a partir da chave de transporte mestre. Estes podem ser similarmente autenticados utilizando chaves de autenticação correspondentes.
[0073] Antes dos fluxos envolvendo VMs convidadas protegidas poder começar, vários pré-requisitos são satisfeitos. 1. (OPCIONAL - somente para casos onde o VMM 202 orquestra o fluxo de migração) Um serviço de gerenciamento VMM, tal como SCVMM disponível a partir da Microsoft Corporation of Redmond, Washington, está ativo e executando, disponível tanto para o servidor fonte como alvo. 2. O serviço de distribuição de chave 206 e o serviço de atestação de hospedeiro 214 estão ativos. 3. O servidor de hospedeiro fonte (por exemplo, hospedeiro 207) possui uma máquina virtual convidada 204 ativa e executando. 4. No caso de migração, o servidor hospedeiro alvo (por exemplo, hospedeiro 213) é capacitado com TEE e está ativo e executando.
[0074] Várias etapas são executadas antes que qualquer migração real aconteça. Devido às extremas restrições de tempo que podem existir em algumas concretizações, a migração rápida em particular requer que estas sejam executadas (algumas vezes, bem) antecipadamente à tentativa real de migração. Observe que a lista abaixo propositalmente lista somente novas provisões e omite as etapas que são bem conhecidas, tal como o hospedeiro fonte consultando o alvo em relação à disponibilidade de recursos para hospedar a nova VM convidada, etc. 1. Tanto o hospedeiro fonte (por exemplo, hospedeiro 207) como o hospedeiro alvo (por exemplo, hospedeiro 213) completaram a atestação (por exemplo, tal como descrito acima). 2. O hospedeiro alvo (por exemplo, hospedeiro 213) satisfaz a política de migração de ingresso, caso contrário, ele não é elegível para receber o estado da VM - é útil estabelecer isto antecipadamente, apesar de a aderência ao hospedeiro à política de migração poder ser verificada pelo KDS 206 no momento da migração real 3. A atestação com sucesso permite a criação de comunicação segura entre os TEEs raiz dos hospedeiros fonte e alvo (especificamente, o trustlet do agente de migração executando dentro do TEE raiz) e o KDS 206 em virtude da criptografia de dados entre as entidades.
[0075] Convertendo VM Existente para VM Protegida
[0076] Uma VM em um ambiente do locatário pode ser convertida para uma condição de "VM protegida" pela associação da mesma com um vTPM. Esperara-se que isto normalmente seja seguido pela migração da VM para um fabric do provedor de serviço. Em algumas concretizações, para criar uma VM protegida a partir de uma VM normal, acontece o seguinte: 1. Um PD para a VM é criado e preenchido com o proprietário e o guardião (guardiões) correto 2. Um vTPM é criado e opcionalmente certificado pela emissão de um certificado de endosso assinado por uma autoridade apropriada, tal como, por exemplo, a própria autoridade de certificado do locatário. 3. Uma tecnologia de criptografia, tal como BitLocker é habilitada na VM e seus VHDs totalmente criptografados
[0077] Uma vez que os VHDs da VM tenham sido totalmente crip tografados, a VM está "segura o suficiente" para ser migrada para o fabric do provedor de serviço.
[0078] A criação de um PD novo em filha (oposto à re-criptografia de um PD existente) é diferente de outros fluxos devido ao fato de que em outros casos envolvendo PDS, o hospedeiro autentica o KDS 206 por ter o mesmo abrindo com sucesso um PD existente. No caso da criação de um PD novo em folha, este PD original ainda não existe.
[0079] Algumas concretizações podem inicializar o fluxo ao redor da criação do novo PD por iniciar com um PD "nulo" - uma chave de ingresso conhecida empacotada pelo proprietário e cada locatário permitido. Este guardião do PD "nulo" é o próprio proprietário. O PD fica disponível para qualquer um dentre os hospedeiros do locatário atarefados com a criação da VM. Para criar um PD para uma nova VM, o hospedeiro submete o PD nulo para o KDS, o qual retorna duas chaves (uma chave conhecida para ingresso, mais uma nova chave de egresso) bem como um PD ao redor da chave de egresso. Esta chave de egresso é utilizada pelo hospedeiro para migrar a VM a partir do armazenamento de máquina 203 (ou de outro armazenamento) ou para o provedor de serviço.
[0080] Seguindo-se à criação da chave de egresso, o hospedeiro pode criar e certificar um vTPM. Uma vez que o vTPM seja criado e certificado, ele pode ser anexado aos metadados da VM. O OS da VM é então reiniciado e o novo dispositivo virtual vTPM se torna exposto para a mesma na próxima inicialização. Neste ponto, o OS está livre para criptografar seu VHD, tal como por utilizar o BitLocker. Ativação da VM em um Hospedeiro
[0081] Antes de um hospedeiro pode migrar uma VM, ele primeiro precisa carregar e executar a mesma. Isto é realizado por transferir uma VM a partir do armazenamento off-line. Presume-se que o VHD da VM está criptografado (por exemplo, com BitLocker), e a chave está lacrada dentro do vTPM da VM. O estado do vTPM é empacotado uti- lizando uma chave de transporte TKi (mensagem Ai) e dados associados para ajudar o KDS a desempacotar a chave TKi para o hospedeiro (PD Fi). Tanto Ai como Fi são parte dos metadados da VM. Com referência à Figura 4, etapa por etapa, o fluxo de ativação de VM 400 é: 1. O serviço de gerenciamento inicia a ativação da VM em um hospedeiro por entrar em contato com o mesmo e proporcionar o mesmo para uma ligação com a VM para ser ativada. 2. O hospedeiro recebe a solicitação 3. O hospedeiro entra em contato com o armazenamento off-line para transferir a VM 4. Após transferir a VM, o hospedeiro lê os metadados da VM e continua para construir uma solicitação para o KDS: • Extrai blobs Ai (estado vTPM empacotado) e Fi (PD para chaves de criptografia o vTPM empacotadas pelo KDS) • Envia para o KDS o PD Fi acompanhado pelo certificado de saúde do hospedeiro, o qual contém sua chave pública TEE STE- Pub 5. O KDS recebe a solicitação e autentica o certificado de saúde • O certificado não está expirado • A assinatura no certificado é válida (se o certificado for auto-assinado, a assinatura corresponde a esta do serviço de atestação; caso contrário, o certificado provém de uma autoridade de certificado (CA) que o KDS reconhece) • (OPCIONAL) Políticas de emissão codificada no certificado correspondem a um hospedeiro saudável por política atual de saúde de hospedeiro • OBSERVAÇÃO: O KDS não valida que a solicitação provenha a partir do hospedeiro de posse da chave privada correspondendo ao certificado de saúde; sua reposta será criptografada utilizan- do a chave TEE pública do solicitante e assim, sem uso para um agressor 6. O KDS abre o blob Fi e calcula a resposta: • Processa o PD de ingresso para extrair a chave de transporte de ingresso: ° A partir de Fi, extrai Di e Ei ° A partir de Di, extrai Bi vem como zero ou mais mensagens do tipo Ci ° Dentre as mensagens Bi e Ci, localiza a fileira correspondendo ao KDS ° Constrói uma cadeia de certificado iniciando com o certificado de assinatura do guardião, para ter certeza de que todos os certificados de chave de assinatura na cadeia se resumem para o certificado de assinatura do proprietário (o qual é o único que pode ser auto- assinado, e se ele não for autoassinado, verifica que ele é assinado por uma autoridade confiável tal como, por exemplo, Verisign of Reston, Virginia). ° Pode ser benéfico verificar todas as mensagens Bi e Ci ° A partir das mensagens Bi e Ci que correspondem ao KDS, descriptografar TKi ° A partir de TKi, derivar ''~ci
[0082] ° Utilizando , verificar HMAC dentro de Ei bem como a assinatura do guardião através do PD • Gerar a chave de transporte de egresso TKe • Gerar PD para TKe
[0083] A partir de TEPub (obtida a partir de Bi) e TKe, gerar Be ° A partir de KEpub e TKe, gerar Ce (isto é executado para todas as mensagens C, as quais podem ser zero ou mais) ° A partir de Be e Ce, gerar De; marca a si próprio como o guardião enquanto no mesmo ° Autenticar De com ’’"fZ, resultando na mensagem Ee ° Assinar De utilizando sua chave de assinatura ° Concatenar De e Ee como PD Fe de egresso • Prepara para enviar TKi e TKe de volta para o hospedeiro ° Gera TW e partir desta - TW-e e TW-a ° A partir de TW, TW-a, TW-e, TKi, TKe e STEPub, gera H • A resposta para o hospedeiro compreende as mensagens concatenadas:
Figure img0022
7. O hospedeiro recebe a resposta a partir do KDS e passa a mensagem H para o TEE, junto com Ai 8. O TEE manipula a resposta a partir do KDS: • A partir de H, utilizando STEPri, decriptografa TW • A partir de TW, deriva TW-e e TW-a • Utilizando TW-e, decriptografa TKi e TKe • Autentica a criptografia de TKi e TKe utilizando TW-a, assim autenticando a habilidade do KDS em abrir o PD (e assim, a autenticidade do KDS) • A partir de TKi, deriva as chaves de criptografia e de au-tenticação - TKi-e e TKi-a • Utilizando TKi-e, decriptografa o estado vTPM a partir de Ai • Utilizando TKi-a, autentica a criptografia do estado vTPM 9. Uma vez que o estado vTPM seja decriptografado, TEE ativa vTPM • TEE retém o valor de TKe até o momento quando ele tiver que migrar o vTPM (isto é, compor a mensagem Ae e enviar
Figure img0023
para o alvo) 10. Agora, o hospedeiro pode completar a sequência de ativação da VM
Migração Real
[0084] Em algumas concretizações, por razões de forward secrecy ("segurança futura"), cada instância de migração requer uma chave única, boa para esta migração sozinha. Uma consideração de segurança importante que é acomodada por este projeto é que pouca ou nenhuma confiança é colocada no serviço VMM 202.
[0085] Um mecanismo possível para migração envolvendo estado TEE é ilustrado na Figura 5. O fluxo 500 ilustrado na Figura 5 utiliza vários serviços: "serviço de gerenciamento" (tal como SCVMM), "serviço de atestação" e "serviço de distribuição de chave". O Serviço de Atestação e o Serviço de Distribuição de Chave podem estar co- localizados desde que eles são igualmente confiáveis (e mais confiáveis do que o SCVMM).
[0086] A migração real inicia com o "acordo de chave" seguido pe la transferência de dados reais. 1. O serviço de gerenciamento inicia a migração por entrar em contato com o hospedeiro fonte e proporcionar para o mesmo o ID da máquina virtual que é para ser migrada e a identidade do hospedeiro alvo. 2. O hospedeiro fonte em via a solicitação de migração para o hospedeiro alvo junto com a chave de transporte de egresso PD Fe; a partir do ponto de vista do alvo, este é um PD de ingresso. 3. O hospedeiro alvo recebe a solicitação de migração. 4. O hospedeiro alvo solicita para o KDS empacotar a chave de transporte para o mesmo por enviar a mensagem Fe que ele recebeu a partir do hospedeiro fonte para o KDS junto com seu certificado de saúde do hospedeiro. 5. O KDS valida o certificado de saúde do hospedeiro apresentado pelo hospedeiro alvo do mesmo movo que foi descrito para o hospedeiro fonte acima. 6. O KDS executa processamento similar das chave de criptografia de estado como foi feito para ativação da VM descrita acima, somente nesta hora ele retornar as chaves TKe e TKe’ ao invés de TKi e TKe. 7. O hospedeiro alvo recebe esta resposta e passa a mesma a diante para seu TEE para desempacotamento. 8. o TEE do hospedeiro alvo decriptografa a chave TKe utilizando sua chave TEE privada TTEpri 9. O hospedeiro alvo sinaliza para o hospedeiro fonte sua disposição para continuar com a migração real.
[0087] Isto completa a fase de acordo de chave e estabelece os estágios para uma última etapa - transferência de dados segura real. 10. Finalmente, após todas as etapas acima terem sido realizadas, os dois servidores podem começar a transferência do estado - ele é criptografado na fonte pelo trustlet de migração do TEE, e passado adiante para o TEE alvo. 11. O TEE na fonte e no alvo manipula a criptografia de estado vTPM e a criptografia utilizando chaves derivadas para transferir o estado de um para outro. Cópia de Segurança e Restauração de Máquina Virtual
[0088] O fluxo de cópia de segurança e de restauração, a partir da perspectiva de gerenciamento de chave e de fluxo de dados, é similar a uma migração a partir do servidor fonte para alguma instalação de armazenamento de dados em descanso, seguido (algum tempo depois) por uma migração para o servidor alvo dos mesmos dados. Os dados em descanso assim copiados para segurança não requerem quaisquer proteções adicionais, desde que o fluxo já é projetado para percorrer território inseguro. O único requerimento é que o VM ID e a chave de migração criptografada (pelo KDS) seja armazenados com o estado da VM, desde que estes são utilizados pelo serviço de distribuição de chave para retirar o lacre do uso da chave de descriptografia necessária para restauração.
[0089] O requerimento de foward secrecy é mais bem servido se o hospedeiro fazendo a cópia de segurança do estado da VM obtiver uma nova chave de criptografia, e utilizar esta para novamente cripto- grafar o estado da VM antes de tira a cópia de segurança do mesmo.
[0090] Detecção de Falha e Troca de Máquina Virtual dentro de um Grupamento
[0091] A detecção de falha e troca de uma VM dentro de um gru pamento também pode ser considerada um caso especial de migração; neste caso, todos os nós em um grupamento compartilham os mesmos metadados da VM para cada VM ID hospedado pelo grupamento, e assim, podem obter a chave de migração a partir do KDS á frente de qualquer detecção de falha e troca. Os nós em um grupamento compartilham armazenamento onde os dados da VM estão localizados; desde que todos os nós em um grupamento concordam em relação a qual chave VM empacotada utilizar, o acordo de chave da mesma forma é fácil de estabelecer para garantir detecção de falha e troca rápida e segura. Em particular, cenários de detecção de falha e troca não requerem forward secrecy, de modo que a chave com a qual o vTPM é criptografado não altera enquanto uma VM permanece dentro do grupamento. Migração de Máquina Virtual entre Centros de Dados
[0092] Contanto que o PD para uma VM contenha ambos os cen tros de dados como guardiões, a migração não é diferente do que é no caso de locatário para provedor de serviço - o guardião de recepção abre o PD, gera um novo PD e estabelece ele próprio como o guardião do PD. A chave de transporte no novo PD é criptografada para o proprietário e cada guardião, como antes.
[0093] A discussão seguinte agora se refere a vários métodos e atos de método que podem ser executados. Apesar de os atos de método serem discutidos em alguma ordem ou ilustrados em um fluxo- grama como ocorrendo em uma ordem particular, nenhum ordenamento particular é requerido, a não ser que especificamente declarado, ou requerido devido a um ato ser dependente de outro ato estar completo antes do ato ser executado.
[0094] Agora, referindo-se a Figura 6, o método 600 é ilustrado. O método 600 pode ser praticado em um ambiente de computação. O método inclui atos para gerenciar conjuntos de dados criptografados. O método inclui obter uma primeira chave de descriptografia (ato 602). A primeira chave de descriptografia é configurada para ser utilizada para descriptografar um conjunto de dados criptografado que foi criptografado utilizando um primeiro mecanismo de criptografia. O primeiro mecanismo de criptografia está associado com a primeira chave de descriptografia que pode ser utilizada para descriptografar o conjunto de dados.
[0095] O método 600 ainda inclui criptografar a primeira chave de descriptografia com um segundo mecanismo de criptografia (ato 604). O segundo mecanismo de criptografia está associado com uma segunda chave de descriptografia utilizada por uma primeira entidade, de modo que a segunda chave de descriptografia pode ser utilizada pela primeira entidade para descriptografar o conjunto de dados por primeiro descriptografar a chave criptografada pela primeira chave utilizando a segunda chave de descriptografia, e então utilizar a primeira chave descriptografada para descriptografar o conjunto de dados.
[0096] O método 600 ainda inclui criptografar a primeira chave de descriptografia com um terceiro mecanismo de criptografia (ato 606). O terceiro mecanismo de criptografia está associado com uma terceira chave de descriptografia utilizada por uma segunda entidade, de modo que a terceira chave de descriptografia pode ser utilizada pela segunda entidade para descriptografar o conjunto de dados por primeiro descriptografar a chave criptografada pela primeira chave utiliza a terceira chave de descriptografia, e então utilizar a primeira chave des- criptografada para descriptografar o conjunto de dados.
[0097] O método 600 ainda inclui criar um pacote compreendendo pelo menos a primeira chave de descriptografia criptografada com o segundo método de descriptografia e a primeira chave de descripto- grafia com o terceiro método de criptografia (ato 608).
[0098] O método ainda inclui assinar o pacote com uma assinatura de guardião (ato 610) e assinar o pacote com uma assinatura criada a partir da primeira chave de descriptografia (ato 612).
[0099] Ademais, os métodos podem ser praticados por um sistema de computador incluindo um ou mais processadores e meios legíveis por computador tal como memória do computador. Em particular, a memória do computador pode armazenar instruções executáveis por computador que quando executadas por um ou mais processadores causam que várias funções sejam executadas, tal como os atos citados nas concretizações.
[00100] As concretizações da presente invenção podem compreender ou utilizar um computador de propósito especial ou de propósito geral incluindo hardware de computador, como discutido abaixo em maiores detalhes. As concretizações dentro do escopo da presente invenção também incluem meios físicos e outros meios legíveis por computador para transportar ou armazenar instruções e/ou estruturadas de dados executáveis por computador. Tais meios legíveis por computador podem ser qualquer meio que possa ser acessado por um sistema de computador de propósito geral ou de propósito especial. Os meios legíveis por computador que armazenam instruções executáveis por computador são meios de transmissão. Assim, a título de exemplo e não de limitação, as concretizações da invenção podem compreender pelo menos dois tipos distintamente diferentes de meios legíveis por computador: meio de armazenamento físico legível por computador e meio de transmissão legível por computador.
[00101] O meio de armazenamento físico legível por computador incluir RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM ou outro armazenamento em disco ótico (tais como CDs, DVDs, etc.), armazenamento em disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnéticos, ou qualquer outro meio que possa ser utilizado para armazenar meio de código de programa desejado na forma de instruções ou de estruturas de dados executáveis por computador e que possa ser acessado por um computador de propósito geral ou de propósito especial.
[00102] Uma "rede" é definida como uma ou mais ligações de dados que permitem o transporte de dados eletrônicos entre os sistemas e/ou módulos de computador e/ou outros dispositivos eletrônicos. Quando informação é transferida ou proporcionada através de uma rede ou de outra conexão de comunicações (seja com uso de fios, sem uso de fios, ou uma combinação de com uso de fios e sem uso de fios) para um computador, o computador apropriadamente vê a conexão como um meio de transmissão. O meio de transmissão pode incluir uma rede e/ou ligações de dados que podem ser utilizadas para transportar o meio de código de programa desejado na forma de instruções ou de estruturas de dados executáveis por computador e que possam ser acessadas por um computador de propósito geral ou de propósito especial. Combinações do dito acima também estão incluídas dentro do escopo de meio legível por computador.
[00103] Ademais, ao alcançar vários componentes do sistema de computador, o meio de código de programa na forma de instruções ou de estruturas de dados executáveis por computador pode ser transferido automaticamente a partir de um meio de transmissão legível por computador para meio de armazenamento físico legível por computador (ou vice versa). Por exemplo, instruções ou estruturas executáveis por computador recebidas através de uma rede ou ligação de dados podem ser colocadas em memória temporária na RAM dentro de um módulo de interface de rede (por exemplo, um "NIC"), e então eventualmente transferidas para a RAM do sistema do computador e/ou para meio físico de armazenamento legível por computador menos volátil em um sistema de computador. Assim, o meio físico de armazenamento legível por computador pode estar incluído nos componentes do sistema de computador que também (ou mesmo principalmente) utilizam meio de transmissão.
[00104] As instruções executáveis por computador compreendem, por exemplo, instruções e dados que causam que um computador de propósito geral, computador de propósito especial, ou dispositivo de processamento de propósito especial execute alguma função ou grupo de funções. As instruções executáveis por computador podem ser, por exemplo, binários, instruções em formato intermediário tal como linguagem assembly, ou mesmo código fonte. Apesar de o assunto ter sido descrito em linguagem específica para aspectos estruturais e/ou atos metodológicos, é para ser entendido que o assunto definido nas reivindicações anexas não está necessariamente limitado aos aspectos ou atos descrito acima. Ao invés disso, os aspectos e atos descritos são revelados como formas ilustrativas para implementar as reivindicações.
[00105] Os versados na técnica irão apreciar que a invenção pode ser praticada em ambientes de computação em rede com vários tipos de configurações de sistema de computador, incluindo computadores pessoais, computadores de mesa, computadores laptop, processadores de mensagem, dispositivos portáteis, sistemas multiprocessador, eletroeletrônicos baseados em microprocessador ou programáveis, PCs de rede, minicomputadores, computadores de grande porte, telefones celulares, PDAs, pagers, roteadores, comutadores, dentre outros. A invenção também pode ser praticada em ambientes de sistema distribuído onde sistemas de computador, locais e remotos, os quais estão ligados (seja por ligações de dados com uso de fios, ligações de dados sem uso de fios, ou por uma combinação de ligações de dados com uso de fios e sem uso de fios) através de uma rede, ambos executam tarefas. Em um ambiente de sistema distribuído, os módulos de programa podem estar localizados tanto nos dispositivos de armazenamento em memória locais como remotos.
[00106] Alternativamente, ou em adição, a funcionalidade descrita neste documento pode ser executada, pelo menos em parte, por um ou mais componentes de lógica de hardware. Por exemplo, e sem limitação, tipos ilustrativos de componentes de lógica de hardware que podem ser utilizados incluem Arranjos de Portas Programáveis em Campo (FPGAs), Circuitos Integrados de Programa Específico ASICs), Produtos Padrão de Programa Específico (ASSPs), sistemas de Sistema em um chip (SOCs), Dispositivos de Lógica Complexa Programável (CPDLs), etc.
[00107] A presente invenção pode ser incorporada em outras formas específicas sem afastamento de seu espírito ou características. As concretizações descritas são para ser consideradas em todos os aspectos somente como ilustrativas e não restritivas. Portanto, o escopo da invenção é indicado pelas reivindicações anexas ao invés do que pela descrição precedente. Todas as alterações que surja, dentro do significado e da faixa de equivalência das reivindicações são para ser abrangidas dentro de seu escopo.

Claims (7)

1. Método implementado por computador (600) para gerenciar conjunto de dados criptografados (101) que compreende: obter (602) uma primeira chave de decriptografia, a primeira chave de decriptografia sendo configurada para ser utilizada para de- criptografar um conjunto de dados criptografado que foi criptografado utilizando um primeiro mecanismo de criptografia, o primeiro mecanismo de criptografia sendo associado à primeira chave de decriptografia, a qual pode ser utilizada para decriptografar o conjunto de dados; criptografar (604) a primeira chave de criptografia com o segundo mecanismo de criptografia, o segundo mecanismo de criptografia sendo associado a uma segunda chave de decriptografia utilizada por uma primeira entidade, de modo que a segunda chave de de- criptografia possa ser utilizada pela primeira entidade para decriptogra- far o conjunto de dados por primeiro decriptografar a primeira chave utilizando a segunda chave de decriptografia, e então utilizando a primeira chave decriptografada para decriptografar o conjunto de dados; criptografar (606) a primeira chave de decriptografia com um terceiro mecanismo de criptografia, o terceiro mecanismo de criptografia sendo associado a uma terceira chave de decriptografia utilizada por uma segunda entidade, de modo que a terceira chave de de- criptografia possa ser utilizada pela segunda entidade para decripto- grafar o conjunto de dados por primeiro decriptografar a primeira chave utilizando a terceira chave de decriptografia, e então utilizando a primeira chave decriptografada para decriptografar o conjunto de dados; criar (608) um pacote compreendendo pelo menos a primeira chave de decriptografia criptografada com o segundo método de criptografia e a primeira chave de decriptografia criptografada com o terceiro método de criptografia; assinar (610) o pacote com assinatura de um guardião; e assinar (612) o pacote com uma assinatura criada a partir da primeira chave de decriptografia; caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados compreende partes de uma máquina virtual; onde a primeira entidade é um hospedeiro da máquina virtual, e a segunda entidade é um locatário do hospedeiro; onde uma chave hierárquica é construída, a raiz da hierarquia sendo a primeira chave de decriptografia e as partes da máquina virtual sendo criptografadas utilizando chaves nessa hierarquia.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira chave é uma chave mestre para um vTPM para a máquina virtual.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados (101) compreende provisionar informação para uma VM.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados (101) compreende o estado vTPM.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pacote compreende uma pluralidade de cópias da primeira chave de decriptografia criptografada por um mecanismo de criptografia diferente da pluaralidade de guardiões diferentes.
6. Sistema de computação para gerenciar conjuntos de dados criptografados que compreende: um ou mais processadores; e um ou mais meios legíveis por computador, caracterizado pelo fato de que o um ou mais meios legíveis por computador compreendem o método conforme definido na reivindicação 1.
7. Meio de armazenamento legível por computador físico, caracterizado pelo fato de que compreende o método conforme definido na reivindicação 1.
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