中国科学院软件研究所机构知识库

Flask安全体系结构是一个强制访问控制的通用框架，被广泛地应用在操作系统中以支持弹性的安全策略。Flask主要由客体管理器和安全服务器组成，安全服务器负责策略制定，客体管理器负责策略执行。许多安全监视工具都是以Flask作为基础架构实现的，例如SELinux，AppArmor等。

内核级的rootkits攻击能够使安全监视工具无效化。以SELinux为例，rootkit能够对SELinux安全服务器中的策略数据库进行篡改使SELinux失去保护效果。因此，研究Flask的安全增强技术对提高基于Flask架构的监视工具的安全性具有重要的意义。

随着虚拟化技术的不断发展，虚拟化在安全研究方面的优势逐渐显现。虚拟机监视器（Hypervisor）能够获得比Guest OS更高的权限，使得内核级的rootkits无法对其造成破坏，同时又可以更全面的监控系统。此外，现代处理器针对虚拟化进行了大量的改进，利用这些改进可以简化实现，降低对系统性能的影响。

本文的主要贡献就是利用硬件辅助的虚拟机内部安全监视机制提高Flask体系结构的安全性。主要包括如下三个方面的研究内容：

（1）对SIM机制进行了充分的调研。SIM即Secure In-VM Monitoring，它通过创建受Hypervisor保护的地址空间来对系统的安全监视工具进行隔离，使得内核级的rootkits无法对其造成破坏。

（2）设计了基于SIM的Flask安全增强框架。我们将Flask中的安全服务器组件放到了虚拟机监视器中，并利用硬件虚拟化技术为其在Hypervisor层构造独立的地址空间，客体管理器以受控的方式和安全服务器进行通信，使得安全服务器可以在一个可信的、不受Guest OS干扰的、强隔离的环境中运行。

（3）实现了一个原型系统。我们以SELinux为例利用Intel VT技术实现了该框架，并从系统开销和安全增强效果两个方面对原型系统进行了评估。结果显示，我们的安全增强框架可以有效阻止对安全服务器的非法访问，并且大部分情况下性能开销在20%以内。