基于虚拟机的可信云计算平台研究与设计

云计算平台搭建与应用毕业设计随着信息技术的飞速发展，云计算已经成为了当今IT领域的热门话题。

云计算平台是一种高效、灵活、可扩展的计算架构，通过将资源集中管理并提供给用户，使得用户可以根据需要快速部署和使用计算资源。

本文将探讨云计算平台的搭建与应用，以及相关的毕业设计。

云计算平台的搭建是一个复杂而庞大的工程，需要多个组件和技术的协同工作。

首先，我们需要选择合适的虚拟化平台，如VMware、OpenStack或Xen等。

这些平台可以将物理服务器虚拟化为多个虚拟机，从而提供高效的计算能力。

其次，我们还需要搭建存储系统，如Ceph或GlusterFS，用于存储大量的数据。

此外，网络组件也是非常重要的一部分，我们可以使用开源的SDN控制器，如OpenDaylight或Floodlight，来实现网络的灵活管理和配置。

除了搭建基础设施之外，我们还需要考虑云计算平台的应用。

云计算平台可以为用户提供各种各样的服务，如虚拟机、容器、数据库、消息队列等。

这些服务可以通过API或Web界面进行管理和配置。

例如，用户可以通过API创建和销毁虚拟机，调整虚拟机的配置，或者将虚拟机加入到负载均衡组中。

此外，云计算平台还可以提供监控、日志和报警等功能，以帮助用户更好地管理和维护其应用。

针对云计算平台的搭建与应用，我们可以提出如下的毕业设计方案。

首先，可以设计一个分布式文件系统，用于云计算平台中的数据存储。

该文件系统需要具备高可用性、高性能和可扩展性等特点，可以支持大规模的数据存储和访问需求。

其次，可以设计一个虚拟机管理系统，用于管理和配置云计算平台中的虚拟机资源。

该系统需要具备灵活的调度能力，可以根据实际需求智能地将虚拟机部署到合适的物理服务器上。

最后，可以设计一个自动化部署工具，用于快速部署和配置云计算平台。

该工具可以简化平台的搭建过程，提高部署效率和一致性。

在实施毕业设计过程中，需要充分考虑到云计算平台的安全性和性能问题。

虚拟化与云计算实验报告目录一、实验目的 (1)二、实验内容 (1)三、实验原理 (1)四、实验步骤及实验结果 (5)五、实验遇到的问题及其解决方法 (9)六、实验结论 (10)一、实验目的实验一:1.掌握在Linux上配置iSCSI target服务的方法。

2.掌握在不同的操作系统平台上使用iSCSI initiator的方法。

实验三：1.掌握在集群上（使用虚拟机模拟）安装部署Hadoop-HDFS的方法。

2.掌握在HDFS运行MapReduce任务的方法3.理解MapReduce编程模型的原理，初步使用MapReduce模型编程。

二、实验内容实验一: 配置和使用SAN存储，设置连接IP SAN设备；实验三: 安装、部署、使用Hadoop-HDFS和配置运行MapReduce程序，使用MapReduce编程。

三、实验原理实验一:SAN(Storage Area Network，存储局域网络)的诞生，使存储空间得到更加充分的利用以及管理更加有效。

SAN是一种将存储设备、连接设备和接口集成在一个高速网络中的技术。

SAN本身就是一个存储网络，承担了数据存储任务，SAN 网络与LAN业务网络相隔离，存储数据流不会占用业务网络带宽。

在SAN网络中，所有的数据传输在高速、高带宽的网络中进行，SAN存储实现的是直接对物理硬件的块级存储访问，提高了存储的性能和升级能力。

早期的SAN采用的是光纤通道(FC，Fiber Channel)技术，所以，以前的SAN多指采用光纤通道的存储局域网络，到了iSCSI协议出现以后，为了区分，业界就把SAN分为FC SAN 和IP SAN。

iSCSI(互联网小型计算机系统接口)是一种在TCP/IP上进行数据块传输的标准。

它是由Cisco和IBM两家发起的，并且得到了各大存储厂商的大力支持。

iSCSI 可以实现在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行快速的数据存取备份操作。

云计算平台设计方案在当今数字化的时代，云计算已经成为企业和组织提升竞争力、实现创新发展的重要手段。

一个精心设计的云计算平台能够为用户提供高效、可靠、安全且灵活的服务，满足不同业务场景的需求。

下面我们将详细介绍一个全面的云计算平台设计方案。

一、需求分析在设计云计算平台之前，我们需要充分了解用户的需求。

这包括但不限于以下几个方面：1、业务类型和规模：不同的业务对计算、存储和网络资源的需求差异巨大。

例如，电商平台在促销活动期间可能需要处理大量的并发交易，而数据分析业务则对计算能力有较高要求。

2、性能要求：确定关键业务的响应时间、吞吐量和数据处理速度等性能指标。

3、可用性和可靠性：明确系统的正常运行时间目标，以及在发生故障时的恢复时间和数据丢失容忍度。

4、安全性需求：包括数据加密、访问控制、网络安全等方面的要求。

5、成本预算：了解用户在基础设施、运维和服务方面的投入限制。

二、总体架构设计基于需求分析的结果，我们可以设计出云计算平台的总体架构。

该架构通常包括以下几个层次：1、基础设施层（IaaS）：这是云计算平台的基础，包括服务器、存储设备和网络设备等物理资源。

通过虚拟化技术，将这些物理资源抽象为虚拟的计算、存储和网络资源，供用户使用。

2、平台层（PaaS）：提供了一系列的平台服务，如操作系统、数据库、中间件等，让用户能够更专注于应用的开发和部署，而无需关心底层的基础设施管理。

3、应用层（SaaS）：直接为用户提供各种应用软件服务，如电子邮件、办公软件、CRM 系统等。

为了实现高可用性和可扩展性，云计算平台通常采用分布式架构，将不同的组件分布在多个数据中心，并通过负载均衡和容错机制来保障系统的稳定运行。

三、计算资源设计计算资源是云计算平台的核心之一。

在设计计算资源时，需要考虑以下几个因素：1、服务器选型：根据业务需求和性能要求，选择合适的服务器类型，如物理服务器、虚拟机或容器。

同时，要考虑服务器的 CPU、内存、存储和网络接口等配置。

基于云计算的虚拟化网络安全研究开题报告一、研究背景随着云计算技术的快速发展，越来越多的企业和组织选择将其业务迁移到云平台上。

而在云计算环境下，虚拟化网络作为支撑云服务的基础设施扮演着至关重要的角色。

然而，虚拟化网络也面临着诸多安全挑战，如虚拟机之间的隔离、网络流量的监控与管理、数据的加密与隐私保护等问题。

因此，对基于云计算的虚拟化网络安全进行深入研究具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在通过对基于云计算的虚拟化网络安全进行系统性分析和探讨，揭示其中存在的安全隐患和挑战，提出相应的解决方案和改进建议，以提升虚拟化网络在云计算环境下的安全性和可靠性。

三、研究内容虚拟化网络安全现状分析：对当前基于云计算的虚拟化网络安全情况进行调研和总结，明确存在的问题和挑战。

虚拟化网络安全技术研究：深入探讨虚拟化网络安全技术，包括但不限于虚拟机隔离技术、网络流量监控技术、数据加密技术等。

基于云计算的虚拟化网络安全方案设计：结合现有技术和实际需求，提出针对基于云计算的虚拟化网络安全问题的解决方案，并进行方案设计和优化。

实验验证与性能评估：通过搭建实验环境，验证所提出的虚拟化网络安全方案的有效性和可行性，并对其性能进行评估分析。

四、研究意义本研究将有助于深入了解基于云计算的虚拟化网络安全领域存在的问题和挑战，为相关领域研究人员提供参考和借鉴。

同时，通过提出创新性的解决方案，有望提升虚拟化网络在云计算环境下的安全性，推动云计算技术更加健康持续地发展。

五、研究方法本研究将采用文献综述、实验仿真等方法，结合理论分析和实践操作相结合，以验证所提出方案在实际应用中的有效性和可行性。

通过以上研究内容和方法，我们有信心能够深入探讨基于云计算的虚拟化网络安全问题，并为该领域的发展做出积极贡献。

云计算中的虚拟化技术研究与应用云计算是近年来最受关注的技术之一，其能够提供高效可靠的计算资源共享，避免了资源浪费和成本的高昂，一直受到许多公司的高度重视和推广。

而云计算能够发挥出最大化的作用是离不开虚拟化技术的使用。

本文主要谈论云计算中的虚拟化技术研究与应用。

一、虚拟化技术的定义虚拟化技术是指利用软件技术将一台物理计算机分割为多个虚拟计算机的过程,每个虚拟计算机独立存在并拥有独立的计算资源, 同时，虚拟计算机对其它计算机资源的使用也相互独立。

虚拟化技术的表现形式包括虚拟服务器、虚拟存储和虚拟网络。

虚拟化技术的出现为云计算提供了理论支持，通过虚拟化技术，多台服务器可以共享同一组物理资源，实现对资源的动态分配与调度。

虚拟化技术的发展也带来了虚拟化管理软件的逐步成熟，从而更好的管理分布式系统。

二、云计算中虚拟化技术的应用云计算应用于虚拟化技术，可实现对资源的合理利用，避免浪费，同时也使得开发运维人员能够更灵活的管理系统。

虚拟化技术在云计算中的应用主要体现在以下几个方面：1. 服务器虚拟化技术在传统环境下，每个应用程序都需要运行在一台独立的物理服务器上，而服务器运行的资源利用不会得到充分利用。

通过服务器的虚拟化技术，单台服务器资源可被分割为多份，每份给予不同的应用程序使用，这样可以使数据中心运用物理服务器的效率更高。

2. 存储虚拟化技术存储虚拟化技术主要针对的是云存储，云存储具有可扩展性、高可用性、弹性伸缩等优点，而存储虚拟化技术可以支持各种存储系统的集成，包括磁盘阵列、网络存储系统等，可以使用户更方便的使用相关服务。

3. 虚拟网络技术虚拟化技术可以为云计算中的虚拟网络提供虚拟化路由器、虚拟交换机、虚拟负载平衡等支撑设备，这些设备都是基于软件实现的，虚拟化后的网络可根据需要自动分配和管理资源，从而改善网络资源的利用。

三、虚拟化技术的优势虚拟化技术应用于云计算，带来的优势主要有以下几点：1. 提高资源利用率虚拟化技术能够将一台物理服务器同时划分为多个虚拟服务器，每个虚拟服务器都可以独立使用所需的计算资源，从而最大化了资源的利用率。

基于虚拟化技术的云平台安全性分析随着信息技术的不断发展，云计算技术的应用逐渐普及，各种企业机构也开始采用云平台来进行数据存储和处理。

但是，云平台的安全性一直是人们所关注的问题。

在云平台中，通过虚拟化技术将物理设备划分为多个虚拟设备，在这种情况下，如何保证云平台的安全性是一个必须要解决的问题。

一、虚拟化技术的安全性问题虚拟化技术是云平台技术的基石，通过虚拟化技术实现对底层硬件的管理和控制，将计算机资源划分为多个虚拟化的计算机，并且确保多个虚拟化的计算机互不干扰。

虚拟化技术的稳定性和安全性直接影响到整个云平台的安全性。

1.虚拟化技术带来的安全性问题虚拟化技术的出现，为云平台提供了更加便捷的管理和维护方式。

然而，由于虚拟化技术对硬件资源的共享使用，虚拟化技术也带来了一系列的安全风险。

虚拟化技术在管理多个虚拟机的同时，也增加了恶意用户利用漏洞攻击其他虚拟机的可能性。

此外，还有可能会出现虚拟化层的安全漏洞，将会影响到整个云平台的安全。

2.虚拟化技术的解决方案虚拟化技术被广泛应用于云平台技术中，为了保证云平台的安全性，需要采取一系列的措施来避免虚拟化技术带来的安全问题。

- 隔离性：采用安全隔离技术，避免虚拟机之间出现安全风险。

- 安全性检查：加强对虚拟化层的安全监控和检查，避免出现安全漏洞。

- 安全升级：定期升级和更新云平台的软件和补丁，在升级时也需要注意虚拟化技术的安全性。

二、如何提高云平台的安全性随着云平台的广泛应用，如何提高云平台的安全性，成为了云平台用户和企业机构所关注的问题。

针对云平台的安全性问题，需要采取一定的措施来提高云平台的安全性。

1. 对云平台进行全面安全评估对云平台进行全面的安全评估和监测，发现并解决云平台中存在的安全问题。

同时，应当注重对虚拟化技术的安全性进行评估和监测，及时发现云平台中虚拟化技术存在的漏洞，以及有关安全措施是否得到了有效的实施。

2. 采用安全协议来加强云平台的安全性云平台是一个典型的多租户环境，不同用户之间需要进行数据隔离和权限控制。

收稿日期:2010-06-22作者简介:女,1967年生,高级实验师,张家口市,075000基金项目:河北省科技支撑计划项目(72135227)基于Xen 的可信虚拟机系统T V /Xen 的研究设计屈建萍1 刘雪峰2 王伟丽31 河北建筑工程学院;2 解放军信息工程大学电子技术学院;3 河北外国语职业学院摘 要 可信计算的出现为维护信息系统的安全带来了新的思路和方法,可信计算存在的应用问题的解决对于更好的利用可信计算技术维护信息系统的安全性将具有十分重要的意义.本文研究设计一套基于Xen 的可信虚拟机系统T V/Xen,对系统的构建方法进行了研究和探讨,并利用该系统解决了针对T CG 完整性度量的T OCTOU 攻击问题.关键词 可信计算;虚拟机监视器;vT PM ;TCP/VMM ;T V/Xen中图分类号 TP3090 引 言目前PC 平台存在的不安全问题,绝大多数都是因为PC 和操作系统在体系结构上存在着设计弱点和安全漏洞.可信计算技术为各种安全问题的解决提供了新的思路和方法.可信计算技术是一种新的信息安全手段,它通过信任链传递等机制确保终端平台的 可信 .目前可信计算技术已经有了很大的发展,但还存在着以下应用问题,一是可信计算对终端平台的安全控制与用户对本机操作的灵活性之间存在矛盾,二是可信计算与操作系统相结合的研究和应用还比较少.通过探索和研究可信计算与操作系统有机结合的问题,在基于虚拟机系统构建的可信计算平台架构中,对可信计算与虚拟机系统的相互结合问题进行深入研究.提出了一种基于虚拟机系统构建的可信计算平台架构 T CP/VM M 架构.在此基础上,对T CP/VM M 架构中可信计算与虚拟机监视器的相互结合问题进行了深入研究,并设计和初步实现了一个符合这种架构的系统 基于Xen 的可信虚拟机系统,简称TV/Xen 系统.本文将对TV/Xen 系统的实现方法进行探索和研究,并给出该系统的一个应用实例.1 T V /Xen 系统的构建1 1 系统关键部件1 1 1 T XenTV/Xen 系统是基于开源虚拟机监控软件Xen 实现的.应用到TCP/VMM 架构下的Xen 虚拟机监视器被称为 TXen(T rusted Xen) ,它主要具有以下特性:(1)隔离性.TXen 对上层的各虚拟机提供严格的隔离机制.这是T CP/VM M 架构能够解决可信计算技术所产生的各种应用问题的关键所在.通过对上层应用的隔离,某一应用的脆弱性不会影响到其他系统,不会产生传统系统所存在的 木桶效应 问题,确保了特定虚拟机的机密性和完整性.(2)可信性.能够向上层提供可信计算功能,保护用户的重要数据,也可以通过远程证明机制向远程方证明特定虚拟机配置状态的可信.在Intel 的LaGrand Technolog y 技术的支持下,它还可以提供给用户安全接口、可信通路等功能.(3)可扩展性.第28卷第4期2010年12月 河北建筑工程学院学报J OUR NAL O F HEBEI INSTITUTE OF AR C HITEC TU RE A ND C IVIL EN GINEERING Vol 28No 4Dec.2010在TV/Xen 系统中,用户可以根据自己的安全需求定制虚拟机中的软件栈.客户操作系统可以是一般的通用操作系统如Window s 、Linux 等,也可以是像引导载入程序GRU B 那样简单的小型操作系统.(4)高效性.传统系统架构对硬件的利用率并不是很高,造成硬件资源的浪费.据统计,多数用户的系统资源利用率只有10%~30%.TV/Xen 系统可以更有效的利用硬件资源.各虚拟机中的应用程序的运行效率与一般系统架构下并无显著差异.1 12 v TPMTPM 是一种硬件安全芯片,在TV/Xen 系统中,为了向各虚拟机提供可信计算功能,必须要考虑TPM 的虚拟化.由于硬件TPM 中存放了密钥等重要数据,而可信计算又是通过它来证明平台配置的可信,因此以软件形式存在的v TPM 不仅要提供与硬件T PM 相同的功能,还要考虑对自身的安全性保护、如何与所在平台的可信计算基(TCB)保持紧密联系等问题.1 12 1 vT PM 的结构在TV/Xen 系统中,TPM 的虚拟功能是由Domain-0提供的.整个vT PM 由一个vT PM 后台管理程序(v TPM M anag er)和一组vT PM 实例(vTPM Instance)构成,如图1所示.每一个v TPM 实例分别与一个Domain-U 对应,向其提供TPM 功能.在Do main -U 看来,它所对应的vT PM 实例就相当于一个硬件T PM.虚拟机与vT PM 实例的对应关系是通过一个 VM vT PM Instance 表进行维护的.vTPM 后台管理程序负责vTPM 实例的创建、删除、状态保存、移植以及将Dom ain -U 的T PM 请求发给对应的vT PM 实例等.在TV/Xen 系统中,T PM 设备驱动由TPM 前端驱动 /dev /tpm0 和T PM 后端驱动 /dev/v tpm 组成.前端驱动 /dev /tpm0 负责将本虚拟机中应用层的TPM 请求发送给后端驱动 /dev/v tpm .同一时刻,可能会有多个Domain -U 向vT PM 发送请求.因此必须要确保各虚拟机的T PM 请求只能发送到它所对应的vT PM 实例,防止虚拟机伪造T PM 请求数据包访问其它虚拟机的vT PM 实例.解决方法是在每个vT PM 实例创建时分配给它一个4字节的标识符.当T PM 后端驱动接收到一个TPM 请求后,根据中断号识别出是哪个虚拟机发送过来的,再由 VM vT PM Instance 关系表,知道该请求应发往哪个vT PM 实例.后端驱动在请求数据包头中加入相应的标识符,然后发送给vT PM 后台管理程序,由其发给相应的vTPM 实例.由于此操作是在后端驱动进行的,Domain -U 就不能伪造数据包来访问不属于它的vT PM 实例.1 12 2 vT PM 与所在平台T CB 之间关系的建立可信计算的远程证明机制是通过向远程方发送存放在PCRs 中的完整性度量值来证明本平台配置的可信的.在T CP/VM M 架构中,vTPM 能够向虚拟机提供完整性度量功能,在vT PM 实例的PCRs 中记录应用程序的度量值.但在远程证明机制中,TCP/VMM 架构不仅要向远程方证明虚拟机环境的可信,还要证明虚拟机所在的VM M 和硬件层的可信,即vTPM 中的PCRs 值能够反映虚拟机和所在底层环境的配置信息.解决方法是将v TPM 实例中的PCR 寄存器划分为两组.PCR[0]~PCR[8]存放平台T CB 的配置信息,v TPM 实例对其只具有读权限,具体的扩展操作是由Do main -0进行的;PCR[9~PCR[15]存放对应虚拟机的配置信息,其中PCR[9]存放客户操作系统的完整性度量值.vT PM 实例可以对这一组PCRs 进行扩展操作.1 2 信任链的重新构建根据以上分析可知,TCG 规范中的信任链已经不适用于T V/Xen 系统,因此需要重新构建信任链.TV/Xen 系统的信任链传递机制如图1所示.系统所采用的操作系统引导载入程序(OS Loader)是目前流行的GRUB,它具有强大的功能,可以引导各种操作系统.目前GRUB 还不具有可信引导功能,需要对其进行改造,使其能够对T Xen 进行完整性度量.在TV/Xen 系统中,Domain -0是系统T CB 的一部分,由它执行系统的访问控制策略和资源管理策略.GRUB 会对Domain -0的操作系统内核进行度量,将控制权传递给它后,Do main -0会对系统的各种策略文件进行完整性度量.以上度量过程所产生的度96 河北建筑工程学院学报 第28卷量值将作为系统T CB 的配置信息扩展到硬件TPM 中,以后由Domain -0扩展到各Dom ian -U 的vT PM 实例中.图1 T V/Xen系统结构图1 TV/Xen 系统中的信任链传递1 3 TSS 的运行流程在TV/Xen 系统中,运行在Do mian -U 中的可信支持软件(TSS)的运行流程如图2所示.在Do -m ain -U 中,通过 m odprobe tpm _xenu 命令动态载入TPM 前端设备驱动,会产生字符设备 /dev/tpm0 .在Do main -0中,通过 m odprobe tpm bk 命令动态载入TPM 后端设备驱动,会产生字符设备 /dev/v tpm .TDDL 先与自己虚拟机中的TPM 前端驱动 /dev/tpm0 交互,再由前端驱动通过后端驱动 /dev/vtpm 访问v TPM.2 T V /Xen 系统的应用实例2 1 问题的提出TCG 完整性度量是在要执行的代码被载入内存之前进行的.代码被载入内存后一直到它执行,97第4期 屈建萍 刘雪峰 王伟丽 基于Xen 的可信虚拟机系统T V/Xen 的研究设计TCG 都认为它是可信的.但实际上,对于代码来说,它在通过度量被载入内存一直到执行之前的这段时间内是极有可能遭受攻击的.这类攻击一般被称为 T OCT OU(time -o f -check/time -of -use) 攻击.图2 T V/Xen 系统中T SS 的运行流程图在x86页式内存管理机制[5]中,每一个页表项的高20位存放的是一个物理页面的地址,其余12位是控制位,表示该页是否已被访问、对其的读写权限等.在针对T CG 完整性度量机制的T OCT OU 攻击中,攻击者可以通过以下三种方式对存放可信代码的物理页面实施攻击:(1)修改自己进程的PTE,使其指向一个可信物理页面.该PTE 的控制位可被攻击者设置为具有对所指页面的读写权限,这样攻击者就可以对可信代码进行篡改.(2)修改一个指向可信物理页面的PT E 的高20位,使其指向其它物理页面,这样攻击者就可以使系统将恶意代码当作可信代码执行.(3)攻击者修改一个指向可信物理页面的PT E 的控制位,使其具有对该页面的读写权限.2 2 解决方法Xen 通过内存管理等机制对各虚拟机进行严格隔离.每个虚拟机在创建时都分配有一块属于自己的物理内存.客户操作系统负责管理和分配各自的页表(Page T able,PT),但它对页表只能进行读操作,不能修改页表中的页表项(Page Table Entry ,PTE),具体的修改是由Xen 执行的.Xen 提供了三种PT 修改方式:(1)H ypercall M ode,客户操作系统通过H ypercall(mm u_update)向Xen 发出页表修改请求.(2)Writable Pag e Table Mo de,客户操作系统认为自己的页表项PT Es 是可以进行写操作的.当客户操作系统向各自的PTEs 进行写操作时就会产生一个页错误(page fault,因为页表PTs 只能被读),被Xen 捕获.(3)Shadow Page T able Mo de,在这种模式中,客户操作系统和VMM 层分别存在两组不同的页表PT s,Xen 负责将客户操作系统中PTs 的变化映射到VMM 层中真实的PTs 中.在TV/Xen 系统中,TXen 采用Xen 的内存管理机制.针对TOU TOC 攻击,可以利用T Xen 对可信物理页面实施监控,任何试图对可信页面进行篡改的操作都可以由T Xen 检测出来.具体方法如下:(1)修改客户操作系统内核,使其向T Xen 报告需要被监控的PT Es,以及这些PT Es 所映射到的可信物理页面.为了实现这一功能,我们在Xen 3 0 3源代码中增加了以下几条新的H y percall 调用:H YPERVISOR_pte_m onitor ed,向T Xen 报告一组需要被监控的PTEs.H YPERVISOR_m onitor_ex it,当一个被监控的可信代码退出时,将相应的PT Es 和物理内存页面从监控列表中删除.由do_ex it()函数对其调用.(2)T Xen 对客户操作系统报告给它的PTEs 和物理页面实施监控,检测出任何试图对所监控的PT Es 和物理页面进行修改的操作.我们在实验时所采取的页表升级默认方式是H yper call M ode.在这种方式中,对页表的修改操作都会通过do_mm u_update()函数被Xen 捕获.该函数接收到的参数有需要被修改的PT E 旧值以及替换该旧值的PT E 新值.它会调用update_l1e()函数执行具体的PT E 修改操作,调用时会将PT E 旧值和PT E 新值作为参数传递下去.我们在update_l1e()函数中增加了以下篡改检测功能:对于接收到的PTE 旧值,update_l1e()函数会检查它是否位于监控列表中.如果该PT E 旧值位于监控列表中,说明可能有恶意程序试图修改该PT E 中的地址指针或控制位,即4 1节中的攻击情况2和攻击情况3.对于接收到的PTE 新值,update_l1e()函数会检查它的控制位,看它是否对所指物理页面具有写权限.如果具有,那么就计算它所指向的物理页面的地址,判断该物理页面是否位于监控列表中.如果是,那么就可能会发生攻击情况1.(3)我们增加了一个新的虚拟中断 V IRQ_TAM PER .一旦TXen 检测出对所监控的PTEs 和物98 河北建筑工程学院学报 第28卷理页面进行的修改操作,就通过该中断向Do main -0报告在某一虚拟机中发生了对可信代码的篡改操作.然后Do main -0就会用一个随机数对相应v TPM 实例中的PCR 进行扩展,表示篡改的发生,并通过远程证明机制向远程方报告.3 结束语利用可信计算技术为高安全等级操作系统提供安全服务和支撑,缓解高安全等级操作系统在安全性和可用性之间的矛盾,并进一步保护操作系统内核的安全.为了使T PM 更好地为系统提供服务,结合实际需求,在不影响系统整体性能的条件下,对T PM 功能接口的扩展进行深入研究.将可信计算与虚拟机技术相结合的TCP/VMM 架构既可以利用可信计算技术来保证终端平台和网络的安全,又可以解决可信计算应用过程中所产生的一些问题,利用可信计算技术更好地为高安全等级操作系统提供服务.参 考 文 献[1]董耀祖.解析Xen 虚拟机架构.http://w w w.ossw.co ,2006(10)[2]胡希明,毛德操.L inux 内核源代码情景分析.杭州:浙江大学出版社,2001[3]T al Ga rfinkel,P faff B,Chow J.T err :a Virtual M achine -based Plat form fo r T r usted Co mputing.P roceeding s of the Symposium on Operating Systems Pr inciples.2003[4]R.P.Goldberg.Surv ey o f vir tual machine resea rch.IEEE Co mputer M agazine,7:34-45,1974[5]P.A.K ar ger ,M.E.Zurko.A r etro spective on the V A X V M M secur ity kernel.In IEEE T ransact ions o n softw are Eng -i neering ,1991Design and Application of A Trusted Virtual MachineSystem Based on XenQu J ian ping ,Liu Xu ef en g ,Wan g Weili1 H ebei Iust itute of A rchifecture and Civ il Eng ineer ing;2 Colleg e of Electr onic T echno log y,PL A Informat ion Eng ineering U niversity3 H ebei Fo reig n L anguag es V ocational InstituteAbstract T he Virtual M achine Mo nitor -based T rusted Computing Platfor m(T CP/VM M)ar chitecturecan be used to solve the problems resulted fro m the application of Trusted Co mputing.According to the TCP/VMM architecture,w e realized a system named TV/Xen.This paper resear ches on the key technolo gy upon w hich the im plementation of TV/Xen system depends,and it also introduces how to detect the T OCT OU attack o n TCG integ rity m esurement in TV /Xen sy stem.Key words Tr usted Computing;V ir tual M achine M onitor;vT PM ;T CP/VM M;TV/Xen 99第4期 屈建萍 刘雪峰 王伟丽 基于Xen 的可信虚拟机系统T V/Xen 的研究设计。

云计算平台架构设计及实践云计算是当今IT技术的一个重要趋势，其通过网络技术将资源集中起来并提供给用户使用，成为了许多企业、机构和个人的首选。

云计算平台架构的设计则是云计算服务提供商落地的第一步，其合理性和稳定性直接关系到云计算服务的质量。

一、云计算平台架构设计的基本原则云计算平台架构的设计需要遵循一些基本原则，以保证平台的整体性能和灵活性。

这些基本原则包括：1. 可靠性云计算平台应该具有高可靠性，防止由于任何因素导致平台的宕机或数据丢失。

平台的冗余机制、备份机制、负载均衡机制等都应该得到有效的实现。

2. 可扩展性云计算平台应该具有高可扩展性，随着用户规模和服务规模的增长，能够灵活地扩展计算、存储和网络等方面的资源，以满足用户需求。

3. 安全性云计算平台应该具有高安全性，保护用户数据的隐私和机密性，同时防止黑客攻击、病毒侵袭和数据泄漏等信息安全问题的发生。

4. 灵活性云计算平台应该具有高灵活性，可以根据需求提供多种服务和定制化的解决方案，能够满足用户的不同需求。

二、云计算平台架构的组成云计算平台架构包含了多个组件，其中核心组件包括：1. 虚拟化层虚拟化层是云计算平台架构的核心组成部分，其主要作用是将物理设备等基本资源进行抽象，划分为多个虚拟的资源进行使用。

虚拟化层包括虚拟机管理器、虚拟磁盘管理器、虚拟网络管理器等组成部分。

2. 存储层存储层是云计算平台架构的另一核心组成部分，其主要作用是提供数据和文件的存储和备份服务。

存储层包括网络存储、分布式文件系统、块存储等组成部分。

3. 网络层网络层是云计算平台架构中实现虚拟化和数据交换的关键部分，其主要作用是提供虚拟网络和物理网络之间的转换服务。

网络层包括虚拟网络、SDN技术、负载均衡等组成部分。

三、云计算平台架构的实践云计算平台架构的实践需要结合实际需求，并根据不同的场景和业务模式进行不同的选择和优化。

以下是一些经典的架构实践和案例。

1. OpenStack架构OpenStack是一个开源的云计算平台架构，其由虚拟化组件、存储组件和网络组件构成。

最全的云计算平台设计方案随着云计算的快速发展和广泛应用，越来越多的企业和组织将其业务迁移到了云计算平台上。

一个全面的云计算平台设计方案需要考虑到各种因素，如硬件架构、软件架构、安全性、可扩展性等。

以下是一个最全的云计算平台设计方案，介绍了每个方面的要点。

1.硬件架构：-服务器集群：搭建多台服务器构成集群，实现负载均衡和高可用性。

-存储系统：采用分布式存储系统，将数据冗余备份，提高可靠性和可用性。

-网络设备：使用高性能网络设备，实现快速数据传输和低延迟。

-数据中心：建立多个分布式的数据中心，提供地理冗余，增加系统的稳定性。

2.软件架构：-虚拟化技术：使用虚拟化技术将物理服务器划分为多个虚拟机，提高硬件资源的利用率。

-容器化技术：采用容器化技术，将应用程序打包成独立的容器，实现快速部署和扩展。

-服务编排：使用服务编排工具，管理和自动化各个组件之间的部署和通信。

-流程调度：设计智能的流程调度算法，根据不同的任务负载进行资源调度和任务分配。

3.安全性：-认证和授权：通过身份验证和权限管理，确保只有经过授权的用户能够访问平台和数据。

-数据加密：对数据进行加密，保护数据的机密性和完整性。

-安全审计：记录和监控用户的操作，及时发现和应对安全事件。

-防火墙和入侵检测系统：建立防火墙和入侵检测系统，保护平台免受网络攻击。

4.可扩展性：-弹性扩展：设计平台具备弹性扩展的能力，根据业务需求自动增加或减少资源。

-水平扩展：采用水平扩展的方式，通过增加更多的服务器来扩展平台的处理能力。

-自动化管理：引入自动化的管理工具，实现自动化运维和资源管理。

-分布式架构：设计平台为分布式架构，将任务分发到多个节点上并行处理，提高系统的性能和吞吐量。

5.弹性计算：-弹性计算是云计算平台的核心功能，提供了按需分配计算资源的能力。

-实时监控：实时监控各个资源的使用情况，根据需要分配和释放资源。

-资源池化：将资源组织成一个资源池，按需分配给用户，提供灵活的计算环境。