摘要: 目前云计算已经大规模地进入互联网世界，改变了最终向用户提供服务的形式。云计算的一个重要特征是需要提供更强的灵活性和可扩展性，该特征主要通过虚拟化技术来体现，从而向用户提供服务。随着虚拟化技术的迅猛发展与使用量的爆炸式增长，用户对高... 展开 目前云计算已经大规模地进入互联网世界，改变了最终向用户提供服务的形式。云计算的一个重要特征是需要提供更强的灵活性和可扩展性，该特征主要通过虚拟化技术来体现，从而向用户提供服务。随着虚拟化技术的迅猛发展与使用量的爆炸式增长，用户对高效、安全的虚拟化解决方案的需求也在增加。因此，研究云计算虚拟化环境的可信运行具有重要意义和价值。 基于容器的虚拟化技术已然存在了很长一段时间，Docker是一种相对比较新的容器虚拟化技术，在虚拟化市场占有了主导地位，但是它也面临着很多安全问题。在Docker容器云平台中，由于容器自身采用的软件隔离机制使其隔离功能的薄弱性以及镜像的分发均可能引入攻击威胁。因此，如何构建容器可信运行环境从而建立用户对容器云的信任是当前云计算环境中亟待解决的关键问题。 可信计算是一种以硬件属性为信任根的主动防御技术，在系统启动时实现逐层度量，建立一种隔离执行的运行环境，保障计算平台敏感操作的安全性。因此本文基于可信计算技术研究适用于Docker容器云平台的可信运行机制，构建了一种容器云信任链模型保证容器可以安全启动，为容器可信运行提供基础，接着提出一种针对容器进程运行时动态度量方案，实现容器运行时的度量，最后提出了一种高效的动态远程证明机制保障容器运行时可信，进而实现Docker容器云平台的可信运行。本文的研究工作主要包括以下几个方面: 1.针对目前容器镜像易遭到篡改攻击，容器启动过程存在的安全问题，提出一种针对容器层的信任链模型(Trusted Virtual Container Platform Trust Chain，TVCP-TC)将信任扩展到虚拟容器节点，该模型对从底层信任根到上层容器启动的信任传递过程进行描述，并通过对镜像进行可信验证的方法保证容器安全可信启动;最后利用时态逻辑推理方法形式化地验证了信任在信任链上的可传递性。 2.针对容器其动态运行的过程中存在的诸多安全问题，本文提出一种针对容器进程运行时动态度量方案，在容器进程加载到进程空间时取其可执行文件的哈希值作为预期值存储，当容器进程在运行时取其校验值和预期值进行比对，验证进程的完整性状态，从而弥补静态方法中存在的不足。 3.针对远程验证容器节点完整性过程存在隐私泄露和验证效率较低的问题，本文提出一种面向容器的基于Merkle哈希树的完整性验证系统方案（Container-oriented integrity verification-Base Merkle，COIV-BM）。该方案采用基于Merkle树的完整性度量值哈希树作为存储待验证平台上的可信计算实体容器节点散列值的存储组织结构，能够在保护隐私的同时能够更加高效的验证容器运行时的完整性状态。 4.通过构建可信计算环境对本文所提出方案有效性与安全性进行验证。实验结果表明，首先，通过对镜像可信验证能够保证容器可信启动;其次，通过动态度量方法能够验证容器进程运行时可信状态;最后，COIV-BM方案在保护隐私的情况下完成远程证明，并能够有效降低验证开销。 收起