CN103268440A - 可信内核动态完整性度量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可信内核动态完整性度量方法，该方法包括配置白名单、策略缓存和度量服务器的状态；进行度量服务，验证执行程序或进程是否成功，若是程序执行或进程运行，若否不允许程序执行或进程运行。用户的配置和管理都是通过内存文件系统，方便用户快捷的查看和设置内核的服务以及缓存状态及信息。完整性的度量工作都是由内核完成，所以这种可信内核动态完整性度量方法，配置和管理更方便，度量的结构和度量流程更加安全化。用户的使用更加简单，体验更加良好。

Description

可信内核动态完整性度量方法
技术领域
本发明涉及可信计算领域，特别涉及一种可信内核动态完整性度量方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步和应用信息技术的不断提高，可信计算在计算和通信系统中的使用也越来越广泛，可信度量是可信计算的关键技术，用于测量和评估系统预期描述和系统实际行为的符合程度，对于可信计算平台的信任链构建、远程证明起到重要的支撑作用。
目前，现有技术中的可信度量方法有两种：一种是基于Linux操作系统、以TPM硬件芯片为基础的完整性度量构架，简称IMA。一种是针对IMA度量冗余的缺陷，采用策略规约的方法对其进行改进，并运用SELinux实现了PRIMA的初步原型。
但IMA和PRIMA从本质上说，仍然是静态度量系统，静态完整性度量是指完整性度量只是发生在软件加载前，或是软件运行结束时，缺乏软件加载后对运行过程中的进程完整性的控制。为了实现动态的度量完整性，系统通过将度量点由程序员自己决定的方法来缩短代码度量和验证的时间差并使用sand-boxing机制来保护己验证过代码的安全性。虽然度量点由程序员自己决定这种方法提高了度量精度，但是它与系统的兼容性差，移植难度大，因此实用性低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种安全有效的、配置方便、使用简单的可信内核动态完整性度量方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种可信内核动态完整性度量方法，包括如下步骤：
S100，通过操作内存文件系统配置文件的白名单、策略缓存和度量服务器的状态；
S200，对文件进行度量处理，
S300，判断操作内存文件系统中的执行程序是否被修改，若是进入S500，若否进入S400；
S400，程序执行或进程运行；
S500，不允许程序执行或进程运行。
较优地，所述步骤S200中包括如下步骤：
S210，启动度量处理；
S220，进行文件的完整性度量处理；
S230，进行进程度量处理。
较优地，所述步骤S210中包括如下步骤：
S211，判断启动度量初始化是否完毕，若是进入下一步骤，若否，进入S218；
S212，检查度量文件记录;
S213，判断是否存在相同记录的度量结果，若否，进入下一步骤，若是，进入S218；
S214，调用文件度量方法度量文件存储在磁盘中的内容；
S215，存储文件的度量值；
S216，判断当前被度量值的文件是否需要将度量值扩展到可信芯片中，若是进入下一步骤，若否进入S218；
S217，扩展当前文件的度量值到可信芯片或寄存器中；
S218,启动过程中对当前文件的度量结束。
较优地，所述步骤S220中包括如下步骤：
S221，判断系统内核是否支持可新内核动态完整性度量方法，若是，进行下一步骤，若否，进入S232；
S222，判断当前文件的度量是否运行在启动过程中，若是，进入下一步骤，若否，进入S224；
S223，进入S210完毕后，进入S2212；
S224，判断用户空间对白名单缓存的初始化是否完成，若是，进入下一步骤，若否进入S2212；
S225，初始化审计数据；所述审计数据是审计度量过程中产生的信息；
S226，判断当前的白名单缓存是否正在被修改，若是，进入下一步骤，若否,进入S2210；
S227，获得自旋锁等待白名单缓存更新；
S228，调用文件度量方法，度量文件存储在磁盘中的实际内容；
S229，释放自旋锁，进入S2211；
S2210，直接调用文件度量方法，度量文件存储在磁盘中的实际内容；
S2211，通过审计数据，完成最终审计内容的格式化输出；
S2212，文件的完整性度量方法完成并结束。
较优地，所述步骤S230中包括如下步骤：
S231，检查参数是否都支持需要检查的参数项目，若是进入下一步骤，若否进入S236；
S232，从进程度量规则中判断当前进程是否需要度量，若是进入下一步骤，若否进入S246；
S233，创建进程度量实例用于保存进程度量的结果；
S234，调用进程内存度量方法度量代码段、数据段的线性地址空间；
S235，保存进程度量结果并将度量进程实例添加到链表中；
S236，进程动态度量服务结束。
较优地，所述步骤S200还包括如下步骤：
S210’，将可执行文件装载到内核形成Linux-binprm系统结构后，进入步骤S210；
S220’，内核将Linux-binprm装载完成，形成内核进程结构task-struct，进入步骤S220;
S230’，内核调度程序进行切换后，进入步骤S230。
较优地，所述步骤S210’还包括如下步骤：
在Linux系统启动时添加参数ctmm-enable=1。
较优地，所述度量处理的配置和白名单策略的处理都是通过内存文件系统完成的。
本发明的有益效果是：
采用上述方法后，使得本发明具有如下优点：用户的配置和管理都是通过内存文件系统，方便用户快捷的查看和设置内核的服务以及缓存状态及信息。完整性的度量工作都是由内核完成，所以这种可信内核动态完整性度量方法，配置和管理更方便，度量的结构和度量流程更加安全化。用户的使用更加简单，体验更加良好。
附图说明
图1为本发明的可信内核动态完整性度量方法的步骤流程图；
图2为本发明的可信内核动态完整性度量方法的层次构架图；
图3为本发明的可信内核动态完整性度量方法的启动过程度量服务的流程图；
图4为本发明的可信内核动态完整性度量方法的文件完整性度量服务的流程图；
图5为本发明的可信内核动态完整性度量方法的进程动态度量服务的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的可信内核动态完整性度量方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种可信内核动态完整性度量方法，包括如下步骤：
S100，通过操作内存文件系统配置文件的白名单、策略缓存和度量服务器的状态；
S200，对文件进行度量处理，
S300，判断操作内存文件系统中的执行程序是否被修改，若是进入S500，若否进入S400；
S400，程序执行或进程运行；
S500，不允许程序执行或进程运行。
较优地，作为本发明的一种可实施方式，如图2所示，步骤S200中包括如下步骤：
S210，启动过程的度量处理；
S220，进行文件的完整性度量处理；
S230，进行进程度量处理。
较优地，作为本发明的另一种可实施方式，如图3所示，步骤S210中包括如下步骤：
S211，判断启动度量初始化是否完毕，若是进入下一步骤，若否，进入S218；
S212，检查度量文件记录;
S213，判断是否存在相同记录的度量结果，若否，进入下一步骤，若是，进入S218；
S214，调用文件度量方法度量文件存储在磁盘中的内容；
S215，存储文件的度量值；
S216，判断当前被度量值的文件是否需要将度量值扩展到可信芯片中，若是进入下一步骤，若否进入S218；
S217，扩展当前文件的度量值到可信芯片的寄存器中；
S218,启动过程中对当前文件的度量结束。
较优地，作为本发明的另一种可实施方式，如图4所示，步骤S220中包括如下步骤：
S221，判断系统内核是否支持可新内核动态完整性度量方法，若是，进行下一步骤，若否，进入S232；
S222，判断当前文件的度量是否运行在启动过程中，若是，进入下一步骤，若否，进入S224；
S223，进入S210完毕后，进入S2212；
S224，判断用户空间对白名单缓存的初始化是否完成，若是，进入下一步骤，若否进入S2212；
S225，初始化审计数据；所述审计数据是审计度量过程中产生的信息；
S226，判断当前的白名单缓存是否正在被修改，若是，进入下一步骤，若否,进入S2210；
S227，获得自旋锁等待白名单缓存更新；
所述自旋锁为现有技术，此处不再一一详述；
S228，调用文件度量方法，度量文件存储在磁盘中的实际内容；
S229，释放自旋锁，进入S2211；
S2210，直接调用文件度量方法，度量文件存储在磁盘中的实际内容；
S2211，通过审计数据，完成最终审计内容的格式化输出；
S2212，文件的完整性度量方法完成并结束。
较优地，作为本发明的另一种可实施方式，如图5所示，步骤S230中包括如下步骤：
S231，检查参数是否都支持需要检查的参数项目，即是否支持可信内核动态完整性度量方法、是否支持进程动态度量服务和是否支持初始化好进程动态度量规则，若是进入下一步骤，若否进入S236；
S232，从进程度量规则中判断当前进程是否需要度量，若是进入下一步骤，若否进入S236；其中进程度量规则，可由用户自定义添加，本实施例：添加的进程度量为：#echo’-a firefox”>/sys/kernel/security/ctmm/process-measure/Commit-measure-rule;
S233，创建进程度量实例用于保存进程动态度量的结果；
S234，调用进程内存度量方法度量代码段、数据段。分别为start-code,end-code,start-data,end-data的线性地址空间；
S235，保存进程度量结果并将度量进程实例添加到链表中；
S236，进程动态度量服务结束。
较优地，作为本发明的另一种可实施方式，步骤S200还包括如下步骤：
S210’，将可执行文件装载到内核形成Linux-binprm系统结构后，进入步骤S210；
S220’，内核将Linux-binprm装载完成，形成内核进程结构task-struct，进入步骤S220;
S230’，内核调度程序进行切换后，进入步骤S230。
为了实现发明目的，保证可信内核动态度量方法的安全性，易用性，本发明添加了内存文件系统的权限设置，并提供用户层的配置工具包ctmm-1.0-1neokylin.sec.x86_64.rpm。
在对内存文件系统ctmm_fs进行操作时需要检查当前用户的权限，是否具有能力CAP_TRUST_ADMIN。否则用户对内存文件系统的一切操作都将被拒绝。
为了提供易用性，通过用户层配置工具包，可以默认将linux内核中的安全文件系统挂载到固定目录/sys/kernel/security目录下。并且会设置系统启动度量过程的结束点。
较优地，作为本发明的另一种可实施方式，在linux系统启动时添加参数ctmm-enable=1。
要实现启动过程度量，文件的完整性度量，进程的完整性度量，首先安装用户层配置工具包，接着按照以下说明。
1、启动过程的度量，需要在linux系统启动时，添加内核参数，ctmm_enable=1boot_measure=1。当系统启动完毕后，登陆系统。通过读文件/sys/kernel/security/ctmm/show_boot_measure查看启动过程中的度量信息。
2、文件的完整性度量，首先通过ctmm_label命令生成可执行程序的白名单，然后通过ctmm_load将白名单文件装载到内核中。根据当前的配置，判断是否需要添加配置用于允许度量失败的程序继续执行，只需要手动编写配置文件，通过ctmm_load将配置文件装载到内核中。
3、进程的完整性度量，只需要使用内存文件系统ctmm_fs设置需要度量的进程名称即可，当需要度量的进程在系统中运行时，即会产生度量值信息。用户可以通过内存文件系统ctmm_fs查看。
本发明的可信内核动态度量方法，通过增加的安全权限设置，和方便使用的文件系统。用户的操作对系统不会造成安全漏洞，同时用户的使用更加方便和简单。为用户提供了更为良好的使用体验。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种可信内核动态完整性度量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100，通过操作内存文件系统配置文件的白名单、策略缓存和度量服务器的状态；
S200，对文件进行度量处理，
S300，判断操作内存文件系统中的执行程序是否被修改，若是进入S500，若否进入S400；
S400，程序执行或进程运行；
S500，不允许程序执行或进程运行。
2.根据权利要求1所述的可信内核动态完整性度量方法，其特征在于：
所述步骤S200中包括如下步骤：
S210，启动度量处理；
S220，进行文件的完整性度量处理；
S230，进行进程度量处理。
3.根据权利要求2所述的可信内核动态完整性度量方法，其特征在于：
所述步骤S210中包括如下步骤：
S211，判断启动度量初始化是否完毕，若是进入下一步骤，若否，进入S218；
S212，检查度量文件记录;
S213，判断是否存在相同记录的度量结果，若否，进入下一步骤，若是，进入S218；
S214，调用文件度量方法度量文件存储在磁盘中的内容；
S215，存储文件的度量值；
S216，判断当前被度量值的文件是否需要将度量值扩展到可信芯片中，若是进入下一步骤，若否进入S218；
S217，扩展当前文件的度量值到可信芯片的寄存器中；
S218,启动过程中对当前文件的度量结束。
4.根据权利要求2所述的可信内核动态完整性度量方法，其特征在于：
所述步骤S220中包括如下步骤：
S221，判断系统内核是否支持可新内核动态完整性度量方法，若是，进行下一步骤，若否，进入S232；
S222，判断当前文件的度量是否运行在启动过程中，若是，进入下一步骤，若否，进入S224；
S223，进入S210完毕后，进入S2212；
S224，判断用户空间对白名单缓存的初始化是否完成，若是，进入下一步骤，若否进入S2212；
S225，初始化审计数据；所述审计数据是审计度量过程中产生的信息；
S226，判断当前的白名单缓存是否正在被修改，若是，进入下一步骤，若否,进入S2210；
S227，获得自旋锁等待白名单缓存更新；
S228，调用文件度量方法，度量文件存储在磁盘中的实际内容；
S229，释放自旋锁，进入S2211；
S2210，直接调用文件度量方法，度量文件存储在磁盘中的实际内容；
S2211，通过审计数据，完成最终审计内容的格式化输出；
S2212，文件的完整性度量方法完成并结束。
5.根据权利要求2所述的可信内核动态完整性度量方法，其特征在于：
所述步骤S230中包括如下步骤：
S231，检查参数是否都支持需要检查的参数项目，若是进入下一步骤，若否进入S236；
S232，从进程度量规则中判断当前进程是否需要度量，若是进入下一步骤，若否进入S246；
S233，创建进程度量实例用于保存进程度量的结果；
S234，调用进程内存度量方法度量代码段、数据段的线性地址空间；
S235，保存进程度量结果并将度量进程实例添加到链表中；
S236，进程动态度量服务结束。
6.根据权利要求2至5任意一项所述的可信内核动态完整性度量方法，其特征在于：
所述步骤S200还包括如下步骤：
S210’，将可执行文件装载到内核形成Linux-binprm系统结构后，进入步骤S210；
S220’，内核将Linux-binprm装载完成，形成内核进程结构task-struct，进入步骤S220;
S230’，内核调度服务进行进程切换后，进入步骤S230。
7.根据权利要求6所述的信内核动态完整性度量方法，其特征在于：
所述步骤S210’还包括如下步骤：
在Linux系统启动时添加参数ctmm-enable=1。
8.根据权利要求7所述的信内核动态完整性度量方法，其特征在于：
所述度量处理的配置和白名单策略的处理都是通过内存文件系统完成的。
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