CN103701607A - 一种虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，包括以下步骤：对虚拟平台配置寄存器vPCR进行保存、恢复和迁移；生成且迁移虚拟身份认证密钥vAIK，并进行虚拟机身份认证。本发明提供一种虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，模拟传统可信平台模块的平台配置寄存器功能，为虚拟机的迁移、保存和恢复等操作提供支持。在虚拟机迁移或恢复时，它保证存储在虚拟平台配置寄存器vPCR中的完整性测试结果代表虚拟机之前的状态。支持平台间虚拟机迁移时平台身份的建立与认证，便于用户基于远程证明等技术对自己的虚拟机状态进行检查与验证。
Description
技术领域
本发明涉及一种虚拟化方法，具体涉及一种虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法。背景技术
可信平台模块（Trusted Platform Modules，TPM）嵌入到PC平板的安全芯片，存储了平台配置信息和加密密钥，并内置加密引擎和用于产生密钥的随机数发生器；是独立、被隔离的硬件，只有通过特定的访问方式、经验证授权后，外部实体才可以访问TPM的功能和数据；具有防范物理攻击的能力，为系统的安全存储和认证功能提供了硬件支持。可信密码模块（Trusted Cryptography Module，TCM）是一种使能控存储安全数据的微控制器的规格，与上述的TPM功能类似。Xen系统为开放源代码虚拟机系统，在该系统中，管理程序作为虚拟机（VM）监视器并将运行在其上的VM地址空间隔开，把每个虚拟机成为domainU，Dom0是负责管理其它domaniU的特权VM，Dom0通过调用由多个超级调用组成的控制面板实现管理任务。平台配置寄存器（Platform Configuration Register，PCR）可扩展但不能被重置，平台所有者无法隐藏被执行的恶意部件的完整性度量结果。身份认证密钥（Attestation IdentityKey，AIK）只能用于签署TPM的内部数据如PCR，阻止验证者利用AIK篡改验证。
云计算由一系列可动态升级和被虚拟化的资源组成，这些资源被云计算的用户共享且方便地通过网络访问。用户无需掌握云计算的技术，只需要按照个人或者团体的需要租赁云计算的资源即可。继个人计算机变革、互联网变革之后，云计算被看作第三次IT浪潮，是中国战略性新兴产业的重要组成部分。它将带来生活、生产方式和商业模式的根本性改变，云计算将成为当前全社会关注的热点之一。目前，虽然云计算在中国行业的应用还仅仅是“冰山一角”，但随着云计算技术产品、解决方案的不断成熟，云计算理念的迅速推广普及，云计算必将成为未来中国重要行业领域的主流IT应用模式，为重点行业用户的信息化建设与IT运维管理工作奠定核心基础。未来，在医药医疗、制造业、金融与能源、电子政务、教育科研、电信等多个领域，云计算将更好地发挥作用，有效地促进产业的发展与进步。然而，因云计算付费即可使用的特点，安全性成为云计算服务的一个瓶颈。如何保证某虚拟机即是用户所租赁的、如何保证虚拟机上各资源未被攻击者盗取或更改，这些都是云计算必须解决的问题。攻击者非法访问虚拟机，会涉及到个人隐私、财产等敏感信息，从而严重威胁用户终端安全，损害用户个人利益。
目前，vTPM主要有IBM设计的vTPM和微软设计的半虚拟化TPM技术。vTPM为虚拟机提供一个前端和后端驱动。domaniU访问TPM时，访问命令从前端传到后端，再传给运行在管理域Dom0中的vTPM管理程序，该程序为其分派相应的vTPM后台程序，后台程序利用相应的物理TPM执行访问命令。半虚拟化TPM为domaniU提供TPM的访问接口，并负责调解domaniU对TPM的访问。
然而，上述各机制存在很多不安全因素。vTPM的安全性主要依赖硬件、运行在管理域Dom0中的vTPM管理程序和Dom0。如果Dom0由恶意管理员控制，则无法保证vTPM的安全性。半虚拟化TPM在设计时假设所有账户安全地共享存储根密钥（Storage Root Key，SRK）和签署密钥（Endorsement Key，EK），授权用户都可以创建并利用AIK，这使得用户无法通过该AIK识别唯一的虚拟机，从而导致恶意用户可能滥用AIK，实现虚拟机平台身份的伪造，所以，半虚拟化TPM同样存在很多安全性问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，模拟传统可信平台模块的平台配置寄存器功能，为虚拟机的迁移、保存和恢复等操作提供支持。在虚拟机迁移或恢复时，它保证存储在虚拟平台配置寄存器vPCR中的完整性测试结果代表虚拟机之前的状态。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：对虚拟平台配置寄存器vPCR进行保存、恢复和迁移；
步骤2：生成且迁移虚拟身份认证密钥vAIK，并进行虚拟机身份认证。
所述步骤1中，domainU保存、恢复和迁移时，Xen系统完成对vPCR进行保存、恢复和迁移，以保证vPCR完整性度量结果的一致性。
所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1-1：domainU保存时，对其vPCR进行保存；
步骤1-1-1：Xen系统保存domainU时，管理域Dom0运行调用程序，启动vPCR的保存；
步骤1-1-2：Xen系统中的管理程序计算所有属于domainU存储页的哈希值；
步骤1-1-3：管理程序利用可信存储保存计算的哈希值和vPCR的当前值；
步骤1-2：domainU恢复时，对其vPCR进行恢复；
步骤1-2-1：domainU恢复时，管理域Dom0在内存空间恢复之后、且domainU插入任务列表之前，运行调用程序启动vPCR的恢复；
步骤1-2-2：管理程序根据可信存储中的哈希值，对domainU现有的存储空间的安全性进行验证；
步骤1-2-3：验证通过后，恢复vPCR之前的存储值；
步骤1-3：domainU迁移时，对其vPCR进行迁移；
步骤1-3-1：系统迁移domainU时，管理域Dom0运行调用程序启动vPCR的迁移；
步骤1-3-2：管理程序用vAIK签署vPCR的当前值和可信存储中的哈希值；
步骤1-3-3：Xen系统将签名发送到管理程序；
步骤1-3-4：管理程序检验该签名是否由要被迁移的虚拟机的vAIK签署并检测vPCR，验证通过后进行存储。
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：用户从云端租赁虚拟机时生成vAIK；
步骤2-2：虚拟机从一个平台迁移到另一个平台时，进行vAIK迁移；
步骤2-3：用户要验证domainU是否为自己租赁的虚拟机时，进行虚拟机身份认证。
所述步骤2-1包括以下步骤：
步骤2-1-1：用户生成用户证书certuser和随机数nonce，发送给管理程序；
步骤2-1-2：管理程序调用TCM生成密钥AuthKey和vAIK，其实现方法为：
AuthKey=TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)；
vAIK=TCM_CreateWrapKey(migratable，PCR0-8，locality0)；
其中，TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)表示可信密码模块TCM生成不可迁移的AuthKey，并把AuthKey与locality0和PCR0-8绑定；TCM_CreateWrapKey(migratable，PCR0-8，locality0)表示TCM生成可迁移的vAIK，并把vAIK与locality0、PCR0-8绑定；
步骤2-1-3：管理程序把vAIK和certuser保存在可信平台模块中的可信存储器上；
步骤2-1-4：管理程序使用平台AuthKey和平台AIK验证vAIK和AuthKey的属性，生成证书CertvAIK和CertAuthKey，其实现方法为：
CertvAIK=TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK，hash(certuser|nonce))；
CertAuthKey=TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))；
其中，TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK，hash(certuser|nonce))表示使用平台AuthKey验证vAIK的属性，生成相应的CertvAIK，TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))表示使用平台AIK验证AuthKey的属性，生成相应的CertAuthKey；
步骤2-1-5：管理程序将CertvAIK和CertAuthKey发送给用户。
所述步骤2-2包括以下步骤：
步骤2-2-1：初始操作平台的管理程序向目标操作平台的管理程序发送随机数nonce；
步骤2-2-2：目标操作平台的管理程序生成仅能被管理程序访问的密钥ExgKey，同时用AIK验证ExgKey，生成密钥CertExgKey，其实现方法是：
ExgKey=TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)；
CertExgKey=TCM_CertifyKey(AIK，ExgKey，nonce)；
其中，TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)表示可信密码模块TCM生成不可迁移的AuthKey，并把AuthKey与locality0和PCR0-8绑定；TCM_CertifyKey(AIK，ExgKey，nonce)表示用AIK验证ExgKey。
步骤2-2-3：目标操作平台的管理程序将CertExgKey发送给初始操作平台的管理程序；
步骤2-2-4：初始操作平台的管理程序检验ExgKey的属性，确保它只能被可信的管理程序访问，同时用ExgKey加密要迁移的虚拟机的vAIK和certuser，生成密钥BlobvAIK，其实现方法为：
BlobvAIK=TCM_CreateMigrationBlob((vAIK，certuser)，ExgKey)；
其中，TCM_CreateMigrationBlob((vAIK，certuser)，ExgKey)表示用ExgKey加密vAIK和certuser。
步骤2-2-5：初始操作平台的管理程序从可信存储器删除vAIK和certuser；
步骤2-2-6：初始操作平台的管理程序向目标操作平台的管理程序发送BlobvAIK，并删除vAIK和certuser的认证，目标操作平台的管理程序解密vAIK和certuser，同时将vAIK和certuser放在可信存储器上，其实现方法为：
（vAIK，certuser）=TCM_ConvertMigrationBlob(BlobvAIK，ExgKey)；
其中，TCM_ConvertMigrationBlob(BlobvAIK，ExgKey)表示用ExgKey解密BlobvAIK。
所述2-3包括以下步骤：
步骤2-3-1：验证者向虚拟机发送nonce；
步骤2-3-2：虚拟机请求管理程序为其建立验证；
步骤2-3-3：管理程序收到请求，为虚拟机下载相应的vAIK和certuser，用vAIK签署vPCR，为vAIK和AuthKey的安全属性建立证书，生成Attestation、CertvAIK和CertAuthKey；其实现方法为：
Attestation=TCM_Sign(vPCR,nonce，vAIK)；
CertvAIK=TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK,hash(certuser|nonce))；
CertAuthKey=TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))；
其中，TCM_Sign(vPCR，nonce，vAIK)表示用vAIK签署vPCR；TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK,hash(certuser|nonce))表示用平台AuthKey验证vAIK的属性，TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))表示用平台AIK验证AuthKey的属性；
步骤2-3-4：管理程序将attestation、CertvAIK和CertAuthKey发送给虚拟机，虚拟机把attestation、CertvAIK和CertAuthKey建成测试列表即(Measure_list，Attestion，CertvAIK、CertAuthKey)并发给验证者；
步骤2-3-5：验证者对(Measure_list，Attestion，CertvAIK、CertAuthKey)进行验证，验证步骤为：
（1）验证certuser保证vAIK只能被单个可信的管理程序访问，而且只属于它自己的虚拟机；
（2）验证签名保证由上述vAIK签署；
（3）通过扩展测试列表计算验证vPCR；
（4）根据参考数据验证测试列表。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）虚拟平台配置寄存器由位于管理程序地址空间的内部数据表示，管理程序的安全性保证了虚拟平台配置寄存器的安全性；
（2）管理域Dom0负责虚拟平台配置寄存器的恢复，虚拟机的存储空间根据先前状态的哈希值进行验证，避免了攻击者在虚拟机恢复时对虚拟平台配置寄存器的恶意修改；
（3）虚拟身份认证密钥vAIK由TCM产生，TCM的安全性有效防止攻击者破坏其机密性；
（4）管理程序将虚拟机和vAIK绑定并存储在管理程序的内部地址空间中，管理程序的安全性避免了攻击者对其的篡改；
（5）用户证书与vAIK的绑定并存储在可信存储中，可信存储机制的安全性避免了攻击者对其的篡改。
附图说明
图1是本发明实施例中vAIK生成流程图；
图2是本发明实施例中vAIK迁移流程图；
图3是本发明实施例中虚拟机身份认证流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：对虚拟平台配置寄存器vPCR进行保存、恢复和迁移；
步骤2：生成且迁移虚拟身份认证密钥vAIK，并进行虚拟机身份认证。
所述步骤1中，domainU保存、恢复和迁移时，Xen系统完成对vPCR进行保存、恢复和迁移，以保证vPCR完整性度量结果的一致性。
所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1-1：domainU保存时，对其vPCR进行保存；
步骤1-1-1：Xen系统保存domainU时，管理域Dom0运行调用程序，启动vPCR的保存；
步骤1-1-2：Xen系统中的管理程序计算所有属于domainU存储页的哈希值；
步骤1-1-3：管理程序利用可信存储保存计算的哈希值和vPCR的当前值；
步骤1-2：domainU恢复时，对其vPCR进行恢复；
步骤1-2-1：domainU恢复时，管理域Dom0在内存空间恢复之后、且domainU插入任务列表之前，运行调用程序启动vPCR的恢复；
步骤1-2-2：管理程序根据可信存储中的哈希值，对domainU现有的存储空间的安全性进行验证；
步骤1-2-3：验证通过后，恢复vPCR之前的存储值；
步骤1-3：domainU迁移时，对其vPCR进行迁移；
步骤1-3-1：系统迁移domainU时，管理域Dom0运行调用程序启动vPCR的迁移；
步骤1-3-2：管理程序用vAIK签署vPCR的当前值和可信存储中的哈希值；
步骤1-3-3：Xen系统将签名发送到管理程序；
步骤1-3-4：管理程序检验该签名是否由要被迁移的虚拟机的vAIK签署并检测vPCR，验证通过后进行存储。
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：用户从云端租赁虚拟机时生成vAIK；
所述步骤2-1包括以下步骤：
步骤2-1-1：用户生成用户证书certuser和随机数nonce，发送给管理程序；
步骤2-1-2：管理程序调用TCM生成密钥AuthKey和vAIK，其实现方法为：
AuthKey=TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)；
vAIK=TCM_CreateWrapKey(migratable，PCR0-8，locality0)；
其中，TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)表示可信密码模块TCM生成不可迁移的AuthKey，并把AuthKey与locality0和PCR0-8绑定；TCM_CreateWrapKey(migratable，PCR0-8，locality0)表示TCM生成可迁移的vAIK，并把vAIK与locality0、PCR0-8绑定；
步骤2-1-3：管理程序把vAIK和certuser保存在可信平台模块中的可信存储器上；
步骤2-1-4：管理程序使用平台AuthKey和平台AIK验证vAIK和AuthKey的属性，生成证书CertvAIK和CertAuthKey，其实现方法为：
CertvAIK=TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK，hash(certuser|nonce))；
CertAuthKey=TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))；
其中，TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK，hash(certuser|nonce))表示使用平台AuthKey验证vAIK的属性，生成相应的CertvAIK，TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))表示使用平台AIK验证AuthKey的属性，生成相应的CertAuthKey；
步骤2-1-5：管理程序将CertvAIK和CertAuthKey发送给用户。
用户证书和随机数的哈希在认证过程中被加入，因此用户可以保证vAIK与他的请求相对应；AuthKey只产生一次，在随后其他虚拟平台身份建立过程中，系统仍使用该AuthKey。vAIK创建后，管理程序把它与DomainU绑定，同时vAIK与虚拟机用户的证书绑定。用户关闭虚拟机需重启时，他须先向管理程序验证自己的身份，管理程序根据用户证书从可信存储器下载vAIK，并把它与虚拟机再次绑定。为保证vAIK的唯一性，VM在快速复制时，vAIK不会同步复制，同样地，VM状态恢复时，vAIK不会随之恢复。
步骤2-2：虚拟机从一个平台迁移到另一个平台时，进行vAIK迁移；
所述步骤2-2包括以下步骤：
步骤2-2-1：初始操作平台的管理程序向目标操作平台的管理程序发送随机数nonce；
步骤2-2-2：目标操作平台的管理程序生成仅能被管理程序访问的密钥ExgKey，同时用AIK验证ExgKey，生成密钥CertExgKey，其实现方法是：
ExgKey=TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)；
CertExgKey=TCM_CertifyKey(AIK，ExgKey，nonce)；
其中，TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)表示可信密码模块TCM生成不可迁移的AuthKey，并把AuthKey与locality0和PCR0-8绑定；TCM_CertifyKey(AIK，ExgKey，nonce)表示用AIK验证ExgKey。
步骤2-2-3：目标操作平台的管理程序将CertExgKey发送给初始操作平台的管理程序；
步骤2-2-4：初始操作平台的管理程序检验ExgKey的属性，确保它只能被可信的管理程序访问，同时用ExgKey加密要迁移的虚拟机的vAIK和certuser，生成密钥BlobvAIK，其实现方法为：
BlobvAIK=TCM_CreateMigrationBlob((vAIK，certuser)，ExgKey)；
其中，TCM_CreateMigrationBlob((vAIK，certuser)，ExgKey)表示用ExgKey加密vAIK和certuser。
步骤2-2-5：初始操作平台的管理程序从可信存储器删除vAIK和certuser；
步骤2-2-6：初始操作平台的管理程序向目标操作平台的管理程序发送BlobvAIK，并删除vAIK和certuser的认证，目标操作平台的管理程序解密vAIK和certuser，同时将vAIK和certuser放在可信存储器上，其实现方法为：
（vAIK，certuser）=TCM_ConvertMigrationBlob(BlobvAIK，ExgKey)；
其中，TCM_ConvertMigrationBlob(BlobvAIK，ExgKey)表示用ExgKey解密BlobvAIK。
步骤2-3：用户要验证domainU是否为自己租赁的虚拟机时，进行虚拟机身份认证。
所述2-3包括以下步骤：
步骤2-3-1：验证者向虚拟机发送nonce；
步骤2-3-2：虚拟机请求管理程序为其建立验证；
步骤2-3-3：管理程序收到请求，为虚拟机下载相应的vAIK和certuser，用vAIK签署vPCR，为vAIK和AuthKey的安全属性建立证书，生成Attestation、CertvAIK和CertAuthKey；其实现方法为：
Attestation=TCM_Sign(vPCR,nonce，vAIK)；
CertvAIK=TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK,hash(certuser|nonce))；
CertAuthKey=TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))；
其中，TCM_Sign(vPCR，nonce，vAIK)表示用vAIK签署vPCR；TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK,hash(certuser|nonce))表示用平台AuthKey验证vAIK的属性，TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))表示用平台AIK验证AuthKey的属性；
步骤2-3-4：管理程序将attestation、CertvAIK和CertAuthKey发送给虚拟机，虚拟机把attestation、CertvAIK和CertAuthKey建成测试列表即(Measure_list，Attestion，CertvAIK、CertAuthKey)并发给验证者；
步骤2-3-5：验证者对(Measure_list，Attestion，CertvAIK、CertAuthKey)进行验证，验证步骤为：
（1）验证certuser保证vAIK只能被单个可信的管理程序访问，而且只属于它自己的虚拟机；
（2）验证签名保证由上述vAIK签署；
（3）通过扩展测试列表计算验证vPCR；
（4）根据参考数据验证测试列表。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：对虚拟平台配置寄存器vPCR进行保存、恢复和迁移；
步骤2：生成且迁移虚拟身份认证密钥vAIK，并进行虚拟机身份认证。
2.根据权利要求1所述的虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，其特征在于：所述步骤1中，domainU保存、恢复和迁移时，Xen系统完成对vPCR进行保存、恢复和迁移，以保证vPCR完整性度量结果的一致性。
3.根据权利要求2所述的虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1-1：domainU保存时，对其vPCR进行保存；
步骤1-1-1：Xen系统保存domainU时，管理域Dom0运行调用程序，启动vPCR的保存；
步骤1-1-2：Xen系统中的管理程序计算所有属于domainU存储页的哈希值；
步骤1-1-3：管理程序利用可信存储保存计算的哈希值和vPCR的当前值；
步骤1-2：domainU恢复时，对其vPCR进行恢复；
步骤1-2-1：domainU恢复时，管理域Dom0在内存空间恢复之后、且domainU插入任务列表之前，运行调用程序启动vPCR的恢复；
步骤1-2-2：管理程序根据可信存储中的哈希值，对domainU现有的存储空间的安全性进行验证；
步骤1-2-3：验证通过后，恢复vPCR之前的存储值；
步骤1-3：domainU迁移时，对其vPCR进行迁移；
步骤1-3-1：系统迁移domainU时，管理域Dom0运行调用程序启动vPCR的迁移；
步骤1-3-2：管理程序用vAIK签署vPCR的当前值和可信存储中的哈希值；
步骤1-3-3：Xen系统将签名发送到管理程序；
步骤1-3-4：管理程序检验该签名是否由要被迁移的虚拟机的vAIK签署并检测vPCR，验证通过后进行存储。
4.根据权利要求1所述的虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：用户从云端租赁虚拟机时生成vAIK；
步骤2-2：虚拟机从一个平台迁移到另一个平台时，进行vAIK迁移；
步骤2-3：用户要验证domainU是否为自己租赁的虚拟机时，进行虚拟机身份认证。
5.根据权利要求4所述的虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，其特征在于：所述步骤2-1包括以下步骤：
步骤2-1-1：用户生成用户证书certuser和随机数nonce，发送给管理程序；
步骤2-1-2：管理程序调用TCM生成密钥AuthKey和vAIK，其实现方法为：
AuthKey=TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)；
vAIK=TCM_CreateWrapKey(migratable，PCR0-8，locality0)；
其中，TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)表示可信密码模块TCM生成不可迁移的AuthKey，并把AuthKey与locality0和PCR0-8绑定；TCM_CreateWrapKey(migratable，PCR0-8，locality0)表示TCM生成可迁移的vAIK，并把vAIK与locality0、PCR0-8绑定；
步骤2-1-3：管理程序把vAIK和certuser保存在可信平台模块中的可信存储器上；
步骤2-1-4：管理程序使用平台AuthKey和平台AIK验证vAIK和AuthKey的属性，生成证书CertvAIK和CertAuthKey，其实现方法为：
CertvAIK=TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK，hash(certuser|nonce))；
CertAuthKey=TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))；
其中，TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK，hash(certuser|nonce))表示使用平台AuthKey验证vAIK的属性，生成相应的CertvAIK，TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))表示使用平台AIK验证AuthKey的属性，生成相应的CertAuthKey；
步骤2-1-5：管理程序将CertvAIK和CertAuthKey发送给用户。
6.根据权利要求4所述的虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，其特征在于：所述步骤2-2包括以下步骤：
步骤2-2-1：初始操作平台的管理程序向目标操作平台的管理程序发送随机数nonce；
步骤2-2-2：目标操作平台的管理程序生成仅能被管理程序访问的密钥ExgKey，同时用AIK验证ExgKey，生成密钥CertExgKey，其实现方法是：
ExgKey=TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)；
CertExgKey=TCM_CertifyKey(AIK，ExgKey，nonce)；
其中，TCM_CreateWrapKey(non-migratable，PCR0-8，locality0)表示可信密码模块TCM生成不可迁移的AuthKey，并把AuthKey与locality0和PCR0-8绑定；TCM_CertifyKey(AIK，ExgKey，nonce)表示用AIK验证ExgKey。
步骤2-2-3：目标操作平台的管理程序将CertExgKey发送给初始操作平台的管理程序；
步骤2-2-4：初始操作平台的管理程序检验ExgKey的属性，确保它只能被可信的管理程序访问，同时用ExgKey加密要迁移的虚拟机的vAIK和certuser，生成密钥BlobvAIK，其实现方法为：
BlobvAIK=TCM_CreateMigrationBlob((vAIK，certuser)，ExgKey)；
其中，TCM_CreateMigrationBlob((vAIK，certuser)，ExgKey)表示用ExgKey加密vAIK和certuser。
步骤2-2-5：初始操作平台的管理程序从可信存储器删除vAIK和certuser；
步骤2-2-6：初始操作平台的管理程序向目标操作平台的管理程序发送BlobvAIK，并删除vAIK和certuser的认证，目标操作平台的管理程序解密vAIK和certuser，同时将vAIK和certuser放在可信存储器上，其实现方法为：
（vAIK，certuser）=TCM_ConvertMigrationBlob(BlobvAIK，ExgKey)；
其中，TCM_ConvertMigrationBlob(BlobvAIK，ExgKey)表示用ExgKey解密BlobvAIK。
7.根据权利要求4所述的虚拟机环境下可信平台模块的虚拟化方法，其特征在于：所述2-3包括以下步骤：
步骤2-3-1：验证者向虚拟机发送nonce；
步骤2-3-2：虚拟机请求管理程序为其建立验证；
步骤2-3-3：管理程序收到请求，为虚拟机下载相应的vAIK和certuser，用vAIK签署vPCR，为vAIK和AuthKey的安全属性建立证书，生成Attestation、CertvAIK和CertAuthKey；其实现方法为：
Attestation=TCM_Sign(vPCR,nonce，vAIK)；
CertvAIK=TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK,hash(certuser|nonce))；
CertAuthKey=TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))；
其中，TCM_Sign(vPCR，nonce，vAIK)表示用vAIK签署vPCR；TCM_CertifyKey(AuthKey，vAIK,hash(certuser|nonce))表示用平台AuthKey验证vAIK的属性，TCM_CertifyKey(AIK，AuthKey，hash(certuser|nonce))表示用平台AIK验证AuthKey的属性；
步骤2-3-4：管理程序将attestation、CertvAIK和CertAuthKey发送给虚拟机，虚拟机把attestation、CertvAIK和CertAuthKey建成测试列表即(Measure_list，Attestion，CertvAIK、CertAuthKey)并发给验证者；
步骤2-3-5：验证者对(Measure_list，Attestion，CertvAIK、CertAuthKey)进行验证，验证步骤为：
（1）验证certuser保证vAIK只能被单个可信的管理程序访问，而且只属于它自己的虚拟机；
（2）验证签名保证由上述vAIK签署；
（3）通过扩展测试列表计算验证vPCR；
（4）根据参考数据验证测试列表。
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104991809A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-10-21 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种基于可信计算的虚拟机准入方法及装置 |
| CN105912953A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-31 | 北京北信源软件股份有限公司 | 一种基于可信启动的虚拟机数据保护方法 |
| CN105930199A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-09-07 | 浪潮集团有限公司 | 一种虚拟机监控器本地完整性检测的系统及实现方法 |
| CN106790064A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 北京工业大学 | 可信根服务器‑云计算服务器模型中双方进行通信的方法 |
| CN107294710A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-24 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 一种vTPM2.0的密钥迁移方法及装置 |
| CN107623683A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-23 | 西安电子科技大学 | 一种通过动态的安全的云资源防止信息公开的方法 |
| CN107844362A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-03-27 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 虚拟化tpm设备的系统、方法、虚拟机及可读存储介质 |
| CN108292337A (zh) * | 2015-12-24 | 2018-07-17 | 英特尔公司 | 虚拟化环境下安全堡垒区域的可信开启 |
| CN109062662A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-21 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 一种虚拟可信根迁移方法、系统及电子设备和存储介质 |
| CN109101319A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-28 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种在qemu上实现tpcm全虚拟化的平台及其工作方法 |
| CN109753345A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-05-14 | 北京可信华泰信息技术有限公司 | 一种云环境下的安全管理方法 |
| CN111310173A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-19 | 青岛科技大学 | 一种可信芯片的终端虚拟机身份认证方法及系统 |
| CN111698091A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-22 | 东南大学 | 一种基于可信计算的Docker平台动态防护方法 |
| CN113158178A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-23 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 一种可信执行环境的构建方法、装置及设备 |
| WO2021152383A1 (en) * | 2020-01-29 | 2021-08-05 | International Business Machines Corporation | Binding secure objects of security module to secure guest |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101599025A (zh) * | 2009-07-07 | 2009-12-09 | 武汉大学 | 可信密码模块安全虚拟化方法 |
| US20120117614A1 (en) * | 2007-12-31 | 2012-05-10 | Ravi Sahita | System and method for high performance secure access to a trusted platform module on a hardware virtualization platform |
-
2013
- 2013-12-25 CN CN201310728458.4A patent/CN103701607A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120117614A1 (en) * | 2007-12-31 | 2012-05-10 | Ravi Sahita | System and method for high performance secure access to a trusted platform module on a hardware virtualization platform |
| CN101599025A (zh) * | 2009-07-07 | 2009-12-09 | 武汉大学 | 可信密码模块安全虚拟化方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| AIMIN YU,ET.AL: "Obtaining the Integrity of Your Virtual Machine in the Cloud", 《CLOUD COMPUTING TECHNOLOGY AND SCIENCE (CLOUDCOM), 2011 IEEE THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE ON》 * |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104991809A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-10-21 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种基于可信计算的虚拟机准入方法及装置 |
| CN108292337A (zh) * | 2015-12-24 | 2018-07-17 | 英特尔公司 | 虚拟化环境下安全堡垒区域的可信开启 |
| CN108292337B (zh) * | 2015-12-24 | 2023-07-04 | 英特尔公司 | 虚拟化环境下安全堡垒区域的可信开启 |
| CN105930199A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-09-07 | 浪潮集团有限公司 | 一种虚拟机监控器本地完整性检测的系统及实现方法 |
| CN105912953A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-31 | 北京北信源软件股份有限公司 | 一种基于可信启动的虚拟机数据保护方法 |
| CN105912953B (zh) * | 2016-05-11 | 2019-04-30 | 北京北信源软件股份有限公司 | 一种基于可信启动的虚拟机数据保护方法 |
| CN106790064B (zh) * | 2016-12-20 | 2019-11-29 | 北京工业大学 | 可信根服务器-云计算服务器模型中双方进行通信的方法 |
| CN106790064A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 北京工业大学 | 可信根服务器‑云计算服务器模型中双方进行通信的方法 |
| CN107294710A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-24 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 一种vTPM2.0的密钥迁移方法及装置 |
| CN107294710B (zh) * | 2017-06-30 | 2020-12-04 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 一种vTPM2.0的密钥迁移方法及装置 |
| CN107623683A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-23 | 西安电子科技大学 | 一种通过动态的安全的云资源防止信息公开的方法 |
| CN107623683B (zh) * | 2017-09-07 | 2020-12-18 | 西安电子科技大学 | 一种通过动态的安全的云资源防止信息公开的方法 |
| CN107844362A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-03-27 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 虚拟化tpm设备的系统、方法、虚拟机及可读存储介质 |
| CN107844362B (zh) * | 2017-11-14 | 2021-10-15 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 虚拟化tpm设备的系统、方法、虚拟机及可读存储介质 |
| CN109062662A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-21 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 一种虚拟可信根迁移方法、系统及电子设备和存储介质 |
| CN109101319B (zh) * | 2018-08-09 | 2021-07-27 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种在qemu上实现tpcm全虚拟化的平台的工作方法 |
| CN109101319A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-28 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种在qemu上实现tpcm全虚拟化的平台及其工作方法 |
| CN109753345A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-05-14 | 北京可信华泰信息技术有限公司 | 一种云环境下的安全管理方法 |
| WO2021152383A1 (en) * | 2020-01-29 | 2021-08-05 | International Business Machines Corporation | Binding secure objects of security module to secure guest |
| GB2607794A (en) * | 2020-01-29 | 2022-12-14 | Ibm | Binding secure objects of security module to secure guest |
| US11533174B2 (en) | 2020-01-29 | 2022-12-20 | International Business Machines Corporation | Binding secure objects of a security module to a secure guest |
| CN111310173A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-19 | 青岛科技大学 | 一种可信芯片的终端虚拟机身份认证方法及系统 |
| CN111698091B (zh) * | 2020-05-26 | 2022-08-19 | 东南大学 | 一种基于可信计算的Docker平台动态防护方法 |
| CN111698091A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-22 | 东南大学 | 一种基于可信计算的Docker平台动态防护方法 |
| CN113158178A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-23 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 一种可信执行环境的构建方法、装置及设备 |
| CN113158178B (zh) * | 2021-04-06 | 2022-06-28 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 一种可信执行环境的构建方法、装置及设备 |
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