多虚拟域环境下针对TPM可信计算的TOCTOU攻击响应方法

摘要

本发明涉及一种多虚拟域环境下针对TPM可信计算的TOCTOU攻击响应方法，方法组件包括特权域中实现的功能增强的特权域内核心文件、功能增强的虚拟域管理工具、功能增强的vTPM设备程序和特权域代理模块，以及虚拟机监控器中实现内存监控模块。特权域与虚拟机监控器之间额外定义了1个hypercall(T_hypercall)，用于特权域向虚拟机监控器传递信息，定义10个虚拟中断(T_vIRQ)，用于虚拟机监控器向特权域传递关于某个可信虚拟域的信息，每个虚拟中断对应一个运行的可信虚拟域。本发明的方法通过将虚拟TPM设备标识号与虚拟中断的绑定，解决了现有的针对TPM可信计算的TOCTOU攻击响应方法无法工作在多虚拟域环境的问题。

主权项

1.多虚拟域环境下针对TPM可信计算的TOCTOU攻击响应方法，其特征在于：方法组件包括特权域中实现的功能增强的特权域内核心文件、功能增强的虚拟域管理工具、功能增强的vTPM设备程序和特权域代理模块，以及虚拟机监控器中实现内存监控模块；响应方法的具体步骤如下：步骤1，特权域中通过功能增强的虚拟域管理工具启动虚拟域，功能增强虚拟域管理工具维护一张T_vIRQ与vTPM设备标识号对应表(每个可信客户虚拟域有一个独立的vTPM设备标识号)，该对应表存放在/etc目录下；虚拟域管理工具为每个启动的可信客户虚拟域分配一个没有使用的T_vIRQ，同时更新对应表；当可信客户虚拟域不工作时，虚拟域管理工具解除该虚拟域与T_vIRQ的绑定关系，同时更新对应表；每当对应表内容发生变化时，虚拟域管理工具都将该对应表传递给特权域代理模块，然后特权域代理模块通过T_hypercall传递给虚拟机监控器的内存监控模块；步骤2，当特权域代理模块接收到虚拟机监控器通过T_vIRQ发来的TOCTOU攻击消息后，会立即根据T_vIRQ的标识号到/etc/目录下的对应表查找对应项，获得vTPM设备标识号；然后在/proc目录下创建文件名为vTPM％s的文件，其中％s表示vTPM设备标识号，并将内容置成1，表示虚拟域内存已被篡改；步骤3，功能增强的vTPM设备程序接收到来自客户虚拟域的TPM指令时，先不处理TPM指令，而是根据自身的vTPM设备标识号去查找是否有/proc/vTPM$s文件，如果没有或者文件存在但内容为0，则正常处理TPM指令；否则利用当前系统时间为种子，产生一随机数，并用该随机数对指定的PCR寄存器内容进行扩展，同时将/proc/vTPM$s文件的内容置成0，然后再处理TPM指令；步骤4，功能增强的vTPM设备程序将TPM指令的处理结果传出vTPM设备程序之前，也先根据自身的vTPM设备标识号去查找是否有/proc/vTPM$s文件，如果没有或者文件存在但内容为0，则正常处理TPM指令；否则利用当前系统时间为种子，产生一随机数，并用该随机数对指定的PCR寄存器内容进行扩展，同时将/proc/vTPM$s文件的内容置成0，然后重新处理一遍刚才处理的TPM指令，再将结果传递出去。