一种抵御内部人员攻击的云租户密钥保护方法

• 作者: 何运 贾晓启 刘鹏 张伟娟
• 来源期刊: 信息安全学报
• 关键词: 内存快照攻击 内部人员攻击 密钥保护 云计算
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 页码范围: 187-201
• 页数: 15页
• 分类号: TP393.08|TP309.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.19363/J.cnki.cn10-1380/tn.2021.05.12

摘要

云计算作为一种新兴计算模式,近几年来对传统IT架构产生了巨大影响.然而,云计算也面临着新的安全挑战,例如,存储在云虚拟机内存中口令、密钥等易受到云平台内部人员发起的攻击.恶意云运维人员可通过简单命令获取云虚拟机的内存快照,再从内存快照中提取敏感数据(称作内存快照攻击).本文为保护虚拟机内的加密密钥免受内存快照攻击,提出HCoper方案,HCoper在CPU内部完成所有加密计算,保证密钥不被加载到RAM中.HCoper采用key-encryption-key结构实现密钥动态调度,以支持多应用多密钥场景.主密钥存储在CPU寄存器中,数据加密密钥由主密钥加密后存储在RAM中.HCoper执行加密计算时,数据加密密钥将被解密并直接加载到CPU寄存器进行加密计算.HCoper作为Xen的内核模块,可防止其他进程访问持有密钥的CPU寄存器.HCoper旨在为租户提供加密计算服务,同时保证密钥(即主密钥,数据加密密钥)不受内部恶意人员的攻击.实验结果表明,HCoper可有效地防御内部人员发起的内存快照攻击,其带来的性能开销不影响实用性.