云环境面向虚拟域的安全状态一致性保障机制研究

Cloud computing plays an important role in informationization building of the government institutions and companies services. With the help of virtual domain, the cloud tenants can provide variable services. The traditional trusted computing architecture is suffering from the cloud uncertainty and dynamics caused by VM rollback or migration, which is a fatal threaten to the cloud security. We will conduct following investigations. 1) Secure cloud virtual domain basic architecture which will solve the vTPM-VM inconsistency and single application state loss problem; 2) Cyber state consistence and collection mechanism which will solve the difficulty in monitoring security state of virtual domain caused by VMs’ dynamic behaviors such as joining, leaving virtual domain and migration; 3) Secure rollback mechanism which will handle the inconsistency between the interactive virtual machine and cloud services; 4) Sensitive data protection under the secure status of the virtual domain. This research aims to improve the security and efficiency of the online service platform for both government institutions and companies.

云计算为我国政府机构与企业的信息化建设提供了重要支撑，政府机构或企业在云环境中部署的信息化系统都是以云虚拟域的形式存在。由于云环境虚拟化特性以及高动态性（回滚，迁移等操作）给虚拟域带来时间、空间状态不一致，从而造成严重的安全威胁。本课题拟展开的研究包括: 1）云环境虚拟域安全基础架构研究，通过优化传统可信计算架构，解决云环境vTPM-VM不一致以及单机服务状态丢失问题；2）云环境虚拟域空间安全状态一致性机制研究，解决跨节点多虚拟机由加入、退出和迁移等动态行为造成虚拟域空间安全状态难以监控的问题；3）云环境虚拟域时间安全状态一致性机制研究，解决由回滚产生的多虚拟机交互状态丢失的问题；4）基于云虚拟域时空安全状态的数据共享保护机制研究，结合时间状态信息与空间状态信息对域内敏感信息进行保护。项目成果有助于推动数字化政、企平台的发展，提高公共服务效率和信息安全可控性。

云计算为我国政府机构与企业的信息化建设提供了重要支撑，政府机构或企业在云环境中部署的信息化系统都是以云虚拟域的形式存在。由于云环境虚拟化特性以及高动态性（回滚，迁移等操作）给虚拟域带来时间、空间状态不一致，从而造成严重的安全威胁。本课题开展的主要研究内容包括: 1）云环境虚拟域安全基础架构研究，提出虚拟域可信回滚框架和云终端可信执行环境，解决云环境vTPM-VM不一致以及终端数据安全问题；2）云环境虚拟域空间安全状态一致性机制研究，提出了基于构建跨物理节点的虚拟域公用的TPM for Cloud对虚拟域的状态整合，以及一个基于可信计算技术的通用SDN控制器架构TNGuard，解决云虚拟机加入退出迁移以及网络软件定义化带来的安全状态不一致问题；3）云环境虚拟域时间安全状态一致性机制研究，提出了基于云环境虚拟机回滚安全的软件状态保护系统RSEC，以及基于用户请求的敏感信息解析和服务权限控制研究，解决由回滚产生的多虚拟机交互状态丢失的问题；4）基于云虚拟域时空安全状态的数据共享保护机制研究，提出了基于区块链的安全数据交易生态系统和SGX实现了一种数据安全交易机制，以及一个高可用性的基于输入过滤器的通用安全框架，结合时间状态信息与空间状态信息对域内敏感信息进行保护。项目成果有助于推动数字化政、企平台的发展，提高公共服务效率和信息安全可控性。