CN106127024A - 一种高效的vm迁移数据保护方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的VM迁移数据保护方案，所述方案在VM迁移中使用AAE方法保护数据，通过将加密和完整性计算结合，一次计算同时输出密文和完整性认证码。本发明将数据保护的机密性和完整性结合，一次运算同时输出数据密文和完整性认证码，实现高效的VM数据保护。

Description

一种高效的VM迁移数据保护方案

技术领域

本发明涉及虚拟机(VM)的安全迁移技术领域，具体涉及一种高效的VM迁移数据保护方案，一种适用于虚拟机（VM）迁移过程中数据保护的高效方案。

背景技术

随着云服务的兴起和虚拟机的广泛部署，VM迁移的需求日益增多，迁移过程中的数据保护是必须解决的技术问题。从现有采取较多的数据保护方案看，数据的机密性和完整性是独立实现的，即首先用对称算法加密，保障机密性，然后用杂凑算法计算HMAC，保障完整性。VM迁移之前，参与方需要协商共同支持的加密算法和工作模式，同时协商生成相应的密钥。如果数据的机密性和完整性独立实现，就需要分别协商对称算法和杂凑算法，同时生成对应的两种密钥。VM迁移一般具有数据量大、迁移时间短的特点，上述独立实现方案在计算阶段，需多次调用对称算法函数主体和杂凑函数主体，会造成性能上的瓶颈。

本发明涉及的应用场景中， VM迁移是指VM数据（包括操作系统、应用程序和用户数据）从一个物理平台上的VMM迁移至另一平台上的VMM。

具备可信功能的物理平台，在VM迁移过程中应对VM数据进行保护，保证数据迁移过程中的机密性和完整性。

本发明涉及的方法和术语包括：VM、VM迁出端、VM迁入端、对称算法、杂凑算法，Authticate-and-Encrypt方法，其中：

VM：虚拟机，包括操作系统、应用程序和用户数据等；

VM迁出端：VM的源平台；

VM迁入端：VM的目标平台；

对称算法：加密数据，提供机密性保护；

杂凑算法：计算HAMC，提供完整性保护。

Authenticate-and-Encrypt(AAE)方法：一次运算同时输出密文和完整性认证码的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明针对以上问题，提供一种高效的VM迁移数据保护方案。

本发明所采用的技术方案为：

一种高效的VM迁移数据保护方案，所述方案在VM迁移中使用Authenticate-and-Encrypt（AAE）方法保护数据，通过将加密和完整性计算结合，一次计算同时输出密文和完整性认证码，该方案可以明显提高计算性能，节省了多次杂凑函数的调用开销，性能得以提高；同时可以选取适用于并行计算的AAE方法，充分利用云服务的高性能，完成计算过程，将数据保护的机密性和完整性结合，一次运算同时输出数据密文和完整性认证码，实现高效的VM数据保护。

所述VM迁移包括两个阶段：迁移前的认证协商阶段、数据处理阶段，其中：

在VM迁移前的认证协商阶段，迁入端和迁出端根据策略，仅需协商出共同支持的对称算法，并协商生成相应密钥；

数据处理阶段，AAE方法一次计算同时输出数据密文和完整性认证码。

所述方案在认证协商阶段，VM迁移参与双方（迁入端和迁出端）完成双向认证，并协商共同支持的密码算法，用于数据加密保护和完整性保护，认证过程通过交换证书,然后进行签名验签完成，即交互数据包（Cert, Sign）；所述方案采取Authenticate-and-Encrypt(AAE)方法保护数据，采用AAE方法保护数据时，协商阶段仅需协商输出对称算法，无需杂凑算法，协商输出为（Alg1， key1）。

所述方案在数据处理阶段，利用认证协商阶段输出的密码算法和密钥，对VM数据进行加密处理和完整性保护处理，数据处理采取AAE方法：

（cipher, mac）= Alg1_AAE((VM_data, key1) //加密和mac计算输出为(cipher,mac)。

本发明的有益效果为：

本发明将数据保护的机密性和完整性结合，一次运算同时输出数据密文和完整性认证码，实现高效的VM数据保护。

附图说明

图1为VM迁移示意图；

图2为VM迁移协议示意图。

具体实施方式

下面结合附图，根据具体实施方式对本发明进一步说明：

实施例1：

一种高效的VM迁移数据保护方案，所述方案在VM迁移中使用Authenticate-and-Encrypt（AAE）方法保护数据，通过将加密和完整性计算结合，一次计算同时输出密文和完整性认证码。

如图1所示，VM迁移是指VM数据（包括操作系统、应用程序和用户数据）从一个物理平台上的VMM迁移至另一平台上的VMM。

具备可信功能的物理平台，在VM迁移过程中应对VM数据进行保护，保证数据迁移过程中的机密性和完整性。

该方案可以明显提高计算性能，节省了多次杂凑函数的调用开销，性能得以提高；同时可以选取适用于并行计算的AAE方法，充分利用云服务的高性能，完成计算过程，将数据保护的机密性和完整性结合，一次运算同时输出数据密文和完整性认证码，实现高效的VM数据保护。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例所述VM迁移包括两个阶段：迁移前的认证协商阶段、数据处理阶段，其中：

在VM迁移前的认证协商阶段，迁入端和迁出端根据策略，仅需协商出共同支持的对称算法，并协商生成相应密钥；

数据处理阶段，AAE方法一次计算同时输出数据密文和完整性认证码。

实施例3

如图2所示，在实施例2的基础上，本实施例所述方案在认证协商阶段，VM迁移参与双方（迁入端和迁出端）完成双向认证，并协商共同支持的密码算法，用于数据加密保护和完整性保护，认证过程通过交换证书,然后进行签名验签完成，即交互数据包（Cert, Sign）；所述方案采取Authenticate-and-Encrypt(AAE)方法保护数据，采用AAE方法保护数据时，协商阶段仅需协商输出对称算法，无需杂凑算法，协商输出为（Alg1， key1）。

协商密码算法过程，常用方法是协商出对称算法和杂凑算法，分别用于加密保护和完整性保护，然后协商生成相应的密钥，协商输出为(Alg1,Alg2),（key1，key2），Alg1为对称算法，Alg2为杂凑算法。

实施例4

如图2所示，在实施例2的基础上，本实施例所述方案在数据处理阶段，利用认证协商阶段输出的密码算法和密钥，对VM数据进行加密处理和完整性保护处理，数据处理采取AAE方法：

（cipher, mac）= Alg1_AAE((VM_data, key1) //加密和mac计算输出为(cipher,mac)。

在常用方法中，先用对称算法对数据进行加密处理，然后用杂凑算法进行完整性认证码的计算：

cipher=Alg1(VM_data, key1) //加密计算

hmac = Alg2(cipher, key2) //计算HMAC

输出为（cipehr, hmac）, hmac表示用杂凑函数计算出的mac值。

实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种高效的VM迁移数据保护方案，其特征在于：所述方案在VM迁移中使用AAE方法保护数据，通过将加密和完整性计算结合，一次计算同时输出密文和完整性认证码。

2.根据权利要求1所述的一种高效的VM迁移数据保护方案，其特征在于：所述VM迁移包括两个阶段：迁移前的认证协商阶段、数据处理阶段，其中：

在VM迁移前的认证协商阶段，迁入端和迁出端根据策略，协商出共同支持的对称算法，并协商生成相应密钥；

数据处理阶段，AAE方法一次计算同时输出数据密文和完整性认证码。

3.根据权利要求2所述的一种高效的VM迁移数据保护方案，其特征在于：所述方案在认证协商阶段，VM迁移参与双方（完成双向认证，并协商共同支持的密码算法，用于数据加密保护和完整性保护，认证过程通过交换证书，然后进行签名验签完成；所述方案采取AAE方法保护数据，协商阶段仅需协商输出对称算法，无需杂凑算法，协商输出为（Alg1， key1）。

4.根据权利要求2所述的一种高效的VM迁移数据保护方案，其特征在于：所述方案在数据处理阶段，利用认证协商阶段输出的密码算法和密钥，对VM数据进行加密处理和完整性保护处理，数据处理采取AAE方法：

（cipher, mac）= Alg1_AAE((VM_data, key1) //加密和mac计算输出为(cipher,mac)。