一种基于VTPM构建虚拟可信平台的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于VTPM构建虚拟可信平台的方法，该方法由四部分实现：远程挑战方：虚拟机安全可信的判定者，也是可信请求的发起者；物理平台：带有硬件TPM功能的物理平台，提供整个方案的硬件资源；虚拟机监视器：提供虚拟化环境外，提供vTPM实例和VMM可信度量；vTPM实例与VM绑定，给虚拟机提供可信服务；虚拟机：带有虚拟机可信代理的VM，接受远程挑战方的请求，度量并报告虚拟机的启动状态。本发明专利技术具有以下特点：1）每个VM拥有专属的vTPM实例，度量和保存对应虚拟机的启动状态，增强VM的可信性；2）多个vTPM实例通过vTPM管理器，共享物理可信芯片，充分利用硬件资源；3）构建从VMM到VM的信任链，补齐虚拟机应用层的可信状态，提高VM的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息安全领域，具体地说是一种基于VTPM构建虚拟可信平台的方法。
技术介绍
在保护虚拟平台安全方面，可信计算是很重要的技术手段。可信计算是利用物理平台上的可信芯片作为物理可信根，在系统引导时，进行加载模块的度量，保证可信的前提下，逐级交接控制权，逐级传递信任链。在虚拟层进行信任链传递时，由于一个物理平台上只有一个物理可信芯片，保证不了多个虚拟机同时使用一个物理芯片。公开的相关专利文件：名称为“一种广域网可信虚拟机的安全迁移方法及系统”，该文件公开了“一种广域网可信虚拟机的安全迁移方法及系统，其中方法包括：S1，在广域网上部署两个数据中心，该两个数据中心之间建立两层桥接模式的虚拟专用网络；S2，将所述虚拟机镜像文件拆分为模板和用户私有数据，将每个数据中心的硬件资源虚拟化，以虚拟机的形式向用户提供服务；S3，在两个数据中心之间通过部署虚拟可信平台创建并启动支持vTPM的可信虚拟机，生成与该可信虚拟机绑定的vTPM实例，加载TPM驱动；S4，根据vTPM实例对源端和目的端进行配置后，在源端对可信虚拟机的内存、CPU状态、磁盘、vTPM状态进行迁移，并在目的端进行恢复，实现ｖＴＰＭ和虚拟机的同步迁移”。名称为“一种虚拟可信平台模块vTPM的可信执行方法和装置”，该文件公开了“一种虚拟可信平台模块vTPM的可信执行方法和装置，操作系统加载SGX模块，所述操作系统运行有第一vTPM模拟器，包括：所述操作系统运行的第一vTPM模拟器向所述SGX模块发送第一创建请求，使得所述SGX模块根据所述第一创建请求建立第一内存保护区域enclave，生成第一通信秘钥，以便在所述第一enclave中执行所述第一vTPM模拟器的程序代码来实现第二vTPM模拟器；所述第二vTPM模拟器使用所述第一通信秘钥对所述SGX模块后续转发的数据解密。采用本专利技术实施例，利用SGX模块以及enclave的硬件保护功能实现了vTPM模拟器与不可信操作系统的安全隔离，保证了vTPM模拟器的计算安全性”。上述公开文件与本
技术实现思路
要解决的技术问题，采用的技术手段都不相同。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是提供一种基于VTPM构建虚拟可信平台的方法。本专利技术的技术任务是按以下方式实现的，该方法由四部分实现：1）远程挑战方，2）物理平台，3）虚拟机监视器，4）虚拟机；远程挑战方：虚拟机安全可信的判定者，也是可信请求的发起者；物理平台：带有硬件TPM功能的物理平台，提供整个方案的硬件资源；虚拟机监视器：提供虚拟化环境外，提供vTPM实例和VMM可信度量；vTPM实例与VM绑定，给虚拟机提供可信服务；VMM可信度量由VMM的可信代理接受远程挑战方的请求，根据可信度量根度量BIOS、Grub到VMM的启动过程；虚拟机：带有虚拟机可信代理的VM，接受远程挑战方的请求，根据vTPM提供的可信特性，度量并报告虚拟机的启动状态。　　所述的vTPM实例有多个，分别对应于用户的虚拟机；VM中的vTPM实例访问采用驱动分离的方式实现：一部分位于虚拟机，即vTPM后端驱动；另一份位于用户虚拟机，即vTPM前端驱动。该可信平台的vTPM的访问方法如下：1）虚拟机用户调用可信计算服务接口,使用vTPM前端设备；2）vTPM前端驱动初始化内存，以事件通知方式通知vTPM后端驱动；3）vTPM后端驱动获取内存数据，并提交到vTPM管理器；4）vTPM管理器分发到对应的vTPM实例中；5）当请求处理完毕，后端驱动收到vTPM管理器响应，并使用事件中断方式通知vTPM前端驱动；6）vTPM前端驱动读取内存数据，最后将其返回给TPM请求的应用。本专利技术的一种基于VTPM构建虚拟可信平台的方法和现有技术相比，具有以下特点：1）每个VM拥有专属的vTPM实例，度量和保存对应虚拟机的启动状态，增强VM的可信性；2）多个vTPM实例通过vTPM管理器，共享物理可信芯片，充分利用硬件资源；3）构建从VMM到VM的信任链，补齐虚拟机应用层的可信状态，提高VM的安全性。附图说明 附图1为虚拟平台中vTPM的架构图。附图2为基于VTPM构建虚拟可信平台的方法vTPM的访问流程图。具体实施方式　　实施例1：该基于VTPM构建虚拟可信平台的方法由四部分实现：1）远程挑战方，2）物理平台，3）虚拟机监视器，4）虚拟机；远程挑战方：虚拟机安全可信的判定者，也是可信请求的发起者，由两部分功能组成：完整性策略和完整性校验；物理平台：带有硬件TPM功能的物理平台，提供整个方案的硬件资源；虚拟机监视器：提供虚拟化环境外，提供vTPM实例和VMM可信度量；vTPM实例与VM绑定，给虚拟机提供可信服务；VMM可信度量由VMM的可信代理接受远程挑战方的请求，根据可信度量根度量BIOS、Grub到VMM的启动过程；虚拟机：带有虚拟机可信代理的VM，接受远程挑战方的请求，根据vTPM提供的可信特性，度量并报告虚拟机的启动状态。所述的vTPM实例有多个，分别对应于用户的虚拟机；VM中的vTPM实例访问采用驱动分离的方式实现：一部分位于虚拟机，即vTPM后端驱动；另一份位于用户虚拟机，即vTPM前端驱动。该虚拟可信平台的系统中：物理平台位于最底层，它提供虚拟可信平台的物理信任根（包括可信芯片pTPM和报告信任根pRTM），用于为上层VMM提供基础可信计算服务的支持，而VMM基于物理信任根构建vTPM，最终为各个VM提供支持并发访问的无冲突的信任服务。VMM位于中间层，能够为上层的多个VM提供隔离的运行环境，同时负责创建、初始化、删除和管理与多个虚拟机相关的信任服务。比如为虚拟机创建虚拟信任根和虚拟报告根，由于这种管理服务的复杂性，在该架构中使用特权VM（管理域）为VMM对非特权虚拟机的请求实施管理与控制。最上层是虚拟机，使用由下层虚拟机管理器VMM提供的管理服务。在这些服务中，虚拟平台迁移引擎用于用户虚拟机的迁移，而证明服务组件则通过与下层ＶＭＭ的交互，提供单个用户虚拟机或整个虚拟化平台的信任证明。远程挑战方是判断虚拟可信平台可信状态的可信第三方。它发起可信认证请求，并接受虚拟平台的完整性报告，验证身份信息后，校验度量报告的可信性，最终判定虚拟可信平台的完整性和可信性。该可信平台的vTPM的访问方法如下：1）虚拟机用户调用可信计算服务接口,使用vTPM前端设备；2）vTPM前端驱动初始化内存，以事件通知方式通知vTPM后端驱动；3）vTPM后端驱动获取内存数据，并提交到vTPM管理器；4）vTPM管理器分发到对应的vTPM实例中；5）当请求处理完毕，后端驱动收到vTPM管理器响应，并使用事件中断方式通知vTPM前端驱动；6）vTPM前端驱动读取内存数据，最后将其返回给TPM请求的应用。通过上面具体实施方式，所述
的技术人员可容易的实现本专利技术。但是应当理解，本专利技术并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述
的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于VTPM构建虚拟可信平台的方法，其特征在于，该方法由四部分实现：1）远程挑战方，2）物理平台，3）虚拟机监视器，4）虚拟机；远程挑战方：虚拟机安全可信的判定者，也是可信请求的发起者；物理平台：带有硬件TPM功能的物理平台，提供整个方案的硬件资源；虚拟机监视器：提供虚拟化环境外，提供vTPM实例和VMM可信度量；vTPM实例与VM绑定，给虚拟机提供可信服务；VMM可信度量由VMM的可信代理接受远程挑战方的请求，根据可信度量根度量BIOS、Grub到VMM的启动过程；虚拟机：带有虚拟机可信代理的VM，接受远程挑战方的请求，根据vTPM提供的可信特性，度量并报告虚拟机的启动状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于VTPM构建虚拟可信平台的方法，其特征在于，该方法由四部分实现：1）远程挑战方，2）物理平台，3）虚拟机监视器，4）虚拟机；远程挑战方：虚拟机安全可信的判定者，也是可信请求的发起者；物理平台：带有硬件TPM功能的物理平台，提供整个方案的硬件资源；虚拟机监视器：提供虚拟化环境外，提供vTPM实例和VMM可信度量；vTPM实例与VM绑定，给虚拟机提供可信服务；VMM可信度量由VMM的可信代理接受远程挑战方的请求，根据可信度量根度量BIOS、Grub到VMM的启动过程；虚拟机：带有虚拟机可信代理的VM，接受远程挑战方的请求，根据vTPM提供的可信特性，度量并报告虚拟机的启动状态。2.根据权利要求1所述的一种基于VTPM构建虚拟可信平台的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海伟，
申请(专利权)人：浪潮电子信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37