应用软件可信性混合度量的设计和应用

第２１卷第３期　２　０　１　３年６月　电　脑　与　信　息　技　术　

Ｃｏｍｏｕｔｅｒ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．２１　Ｎｏ．３　

Ｊｕｎ．２０１３　

文章编号：１００５—１２２８（２０１３）０３—００３　１－０３　

应用软件可信性混合度量的设计和应用　

韩冬冬　，韩永飞　，张俊华’　

（北京工业大学计算机学院，北京１００１２４；２．北京密安网络技术股份有限公司，北京１０００８５）　

摘要：文章针对目前在可信计算中利用ＴＰＭ，ＴＣＭ或ＴＰＣＭ实现安全启动，操作系统加载后对应用软件可信性度量　的研究还不成熟。提出应用软件可信性的一种混合度量模式。并根据这种应用软件可信性混合度量模式设计和实现了一　个安全防护系统，保护计算机的安全。　关键词：软件可信度量；混合度量；软件行为　中图分类号：ＴＰ３１１．５２　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｔｒｕｓｔ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　

ＨＡＮ　Ｄｏｎｓ—ｄｏｎｓ　．ＨＡＮ　Ｙｏｎｇ—ｆｅｉ２，ＺＨＡＮＧ　Ｊｕｎ—ｈｕａ　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１２４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｏｎｅｔｓ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ＆Ｉｎｔｅｍｅｔ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｔｅｃｈ．Ｃｏ，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＴＰＭ，ＴＣＭ　ａｎｄ　ＴＰＣＭ　ｔＯ　ｓｔａｒｔ　ｕｐ　ｓａｆｅｌｙ　ｉｎ　ｔｒｕｓｔｅｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ａｐｐｈｃａｔｉｏｎ　ｔｒｕｓｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｐｒｅｍａｔｕｒｅ，ａｆｔｅｒ　ｌｏａｄｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒｕｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｍｉｘｅｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅ．Ｂａｓｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｒｕｓｔ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｍｉｘｅｄ　ｍｏｄｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ　ａ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔＯ　ｐｒｏｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒ￣：ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｔｒｕｓｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｈｙｂｒｉｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　

随着信息技术的迅猛发展，信息安全问题日趋复　杂，系统安全问题层出不穷，在给人类带来危害的同时　也制约着信息化的发展进程。由防火墙、入侵监测和病　毒防范为主构成的传统信息安全系统，在变化多端的　恶意攻击手段面前，逐渐显得无能为力，最后只能导致　

防火墙越‘砌’越高、入侵检测越做越复杂、恶意代码库　越做越大，对新的攻击入侵毫无防御能力。“老三样、堵　

漏洞、做高墙、防外攻，防不胜防”就是信息安全的基本　

现状ｌ”。近年来，体现整体安全思想的可信计算技术正　越来越受到人们的关注，成为信息安全新的热点研究　

方向。它有别于传统的安全技术，而是从底层和终端开　始防范攻击。　随着可信计算组织ＴＣＧ的成立，并推出以可信平　台模块ＴＰＭ（Ｔｒｕｓｔｅｄ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｍｏｄｕｌｅ）为核心的可信计　

算规范圆，信任体系的研究在国际上进一步引起了研究　

者们的高度重视。根据ＴＣＧ规范，与传统的安全体系　不同，可信计算的核心思想是引人一个安全协处理器　

ＴＰＭ，嵌入到计算机平台中，利用ＴＰＭ的度量和约束　来保证系统的可信。ＴＰＭ的典型应用就是安全启动，　其具体原理是指从系统加电的时刻起，依次对ＢＩＯＳ、　

系统Ｉ／Ｏ、ＲＯＭ、硬件、系统内核进行完整性度量，确保　系统正常状态启动，从而有效阻止病毒、木马、非法程　

序对系统的攻击和破坏，保证系统免受攻击，可靠、稳　定运行。ＴＣＭ采用了中国密码算法，ＴＰＣＭ增加了主动　

控制和主动度量。　但是不管是安全启动，还是验证启动中采用的可　

信度量目前还存在如下问题：从电脑加电到操作系统　

装载（称之为系统引导）是一个顺序固定的单一链式过　程，而且ＢＩＯＳ、操作系统装载器以及操作系统一般相　

对稳定，因此在可信传递过程中的完整性度量实现起　来比较简单。但是从操作系统到应用的可信传递过程　有着不同于系统引导过程的特点：首先操作系统平台　

之上的应用一般不是单一的，并且这些应用之间并不　存在必然的顺序关系；其次在用户的一次操作活动期　

间，不一定会用到所有被允许执行的应用。目前从电脑　加电开始ＢＩＯＳ运行到操作系统运行前的整个过程，　

由于流程可变性小，该领域的可信度量已经有了大量　

的研究并且达到了实际的应用［３１４Ｉ５］，而操作系统加载后　

收稿日期：２０１３—０２—２６　作者简介：韩冬冬（１９８７一），男，山西吕梁人，硕士研究生，主要研究方向：信息安全；韩永飞（１９５６一），男，吉林长春人，研究生导师，教授，主要研究方　向：信息安全；张俊华（１９８６一），女，山西太原人，硕士研究生，主要研究方向：信息安全。

　第２１卷第３期　韩冬冬等：应用软件可信性混合度量的设计和应用　．３３・　

（３）统计陌生程序出现的次数和状况，发送应用软　件的信息到服务器端。　

驱动层的功能包括：　（１）监控将要运行的进程，发送信息到应用层的客　

户端。　（２）对运行进程的控制操作，如挂起进程、结束进　程等操作。　３－２系统运行过程　

在驱动层中设置一个回调函数，当有进程启动时，　回调函数捕获到有进程启动的信息然后解析出进程　

名、进程所在路径等信息，并将这些信息传递给应用层　的客户端程序，回调函数结束。　

客户端对接收到的进程求其ｈａｓｈ值，并发送请求　信息到服务器端，服务器端来完成进程信息的查询。通　

过与服务器端“白名单”库中的进程比较来判断将要启　动进程的可信性。服务器端将查询的结果返回客户端，　

客户端再根据返回的结果做出相应的行动。如果是可　

信的进程就允许通过，让其正常运行。否则提醒用户，　如果用户仍然希望这部分进程运行，就对这部分进程　进行动态度量。在度量过程中发现会产生危害的进程　阻止其运行。　

系统的整体运行过程如图２所示：　

ｒ　ｒ　设　解　置　进穗船动　阐　析　调　删　｛臆　进　瑟　调　硒　程　毅　姻　数　德　雅　数　息　

避　知　

１｛　ｌ劝搬度纛　Ｉ　允许运行　Ｉ　ｌ获职避程憾斑Ｊ　小　阚　｝　户　壹　可　聪　倍　掘　、　尔　ｒ　根据甄鬟撮作　蜘服务嚣凝蒲求　用　

户　

圈　发　整　邋　，－　ｋ　—　网　糍　接　ｌ鲞　爱　询　ｌ并　鲐　豢　诩　巢　

图２系统运行过程图　墙：　产　螭　２．３系统的实现　病毒和木马存在于系统中，都无法彻底和进程脱　离关系，因此可以通过阻止有害进程的运行从而达到　

阻止病毒和木马运行的目的。　根据以上原理，当应用软件启动前需要对应用软　

件进行拦截，通过使用Ｈｏｏｋ　ＳＳＴＤ方法从驱动层实现　

对应用软件的拦截。在ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下，用户的所　有对底层硬件的操作动作都是通过驱动程序完成，而　不是由操作系统直接给硬件设备发出操作信号。　

驱动层获取到应用软件的信息，然后传到系统客　户端，客户端来根据上文提到的应用软件可信性静态　

和动态混合度量的原理来判断应用软件的可信性。客　户端将判断后并发出的命令信息反馈给驱动层，驱动　

层根据接收到的命令信息来做出相应的行动，包括挂　

起进程、恢复进程、结束进程等操作。　为了解决在客户端查询数据库影响系统效率和需　

要不断更新客户端数据库的问题，把数据库的查询放　在服务器端来完成，客户端只需发送请求和接收回复。　

为了保证客户端和服务器的通信安全性采用ＳＳＬ协　议。ＳＳＬ协议位于ＴＣＰ／ＩＰ协议与各种应用层协议之　间，为数据通讯提供安全支持。ＳＳＬ协议可分为两层：　

ＳＳＬ记录协议（ＳＳＬ　Ｒｅｃｏｒｄ　Ｐｒｏｔｏｃｏ１）：它建立在可靠的　

传输协议（如ＴＣＰ）之上，为高层协议提供数据封装、压　缩、加密等基本功能的支持。ＳＳＬ握手协议（ＳＳＬ　

Ｈａｎｄｓｈａｋｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏ１）：它建立在ＳＳＬ记录协议之上，用　于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、　

协商加密算法、交换加密密钥等。在系统开发过程中使　用ＯｐｅｎＳＳＬ软件包来开发通信部分。　

应用软件的数量是庞大的，并且每天都会有新的　软件、新的版本产生，因此需要建立系统自学习机制。　当用户遇到陌生的程序，并且这个程序的出现达到一　

定频率，就将此程序的相关信息发送到服务器让服务　器验证其可信性，然后加人到数据库中，当此程序下次　

启动时就可以做出准确的判断，这样可以不断完善数　据库。　

３系统分析与评价　

（１）本论文研究的应用软件可信性的静态和动态　混合度量方法丰富了应用软件可信性度量的研究，是　

服　一种比较新的并且实用的方法。　

鬻　（２）设计的安全防护系统能够高效的对计算机进　行防护，与其他安全软件相比较具有不需要大量的恶　

意代码库、有自主学习机制可以发现新出现的病毒木　

马、发现速度快、反应速度快、客户端（下转第４５页）

　第２１卷第３期　程靓：基于ＳＯＡ的技术交易全程服务系统接口组件研究与设计　・４５・　

图５协议监听解析组件工作流程图　

协　服　议　数据　，————————、　务　解　．　，　转换一　ＩＨｘ　ｍ１文档Ｉ　总　析　【　堂Ｊ　组件　

组　’’＿　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．＿／　线　件　

图６数据转换流程图　

构和其中存在的多主体、多系统的集成问题，通过对　ＳＯＡ以及ｗｅｂ　ｓｅｒｖｉｃｅ架构中关键技术的深入研究，提　出并设计了基于ＳＯＡ的统一应用服务接口的设计思　

路，通过对传输数据的监听、解析及转换，将异构系统　很好的接人到技术交易全程服务平台的数据总线上，　

达到多个系统的无缝集成。　

参考文献：　［１】　ＣＨＡＰＰＥＬＬＤＡ．Ｅｎｉｅｒｐｒｉｓｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｂｕｓ［Ｍ】．Ａｍｅｒｉｃａ：０ｒｅｉ１１ｙＰｕｂ１ｉｓｈｉｎｇ，　２０ｏ４．　［２］蹇洁，武建军，温平川，等．基于ＳＯＡ的社区信息化基础数据库通　用接口设计【Ｊ］计算机工程与设计，２０１０（１６）：３６１２—３６１６．　［３］３　李福盛．基于企业服务总线的ＳＯＡ框架研究与应用［Ｄ］．山东：曲阜　师范大学，２００９．　【４］　ＳＥＥＬＹ　Ｓｃｏｔｔ，ＳＨＡＲＫＥＹ　ｋｅｎｔ．ＳＯＡＰ：Ｃｒｏｓｓ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｕｓｉｎｇ　ＸＭＬ［Ｍ］．Ｉｎｄｉａｎａ：Ｐｒｅｎｔｉｃｅ　Ｈａｌｌ　ＰＴ　Ｒ，２００２．　［５］赵亮．ＳＯＡ中服务建模与设计的原理及方法研究［Ｄ］．西安：西北大　学，２００８．　【６］赵媛，吕红，严健．一个基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的异构信息集成方案　．现　代计算机，２００９（７）：１７１—１７３．　

（上接第３３页）　不需要经常更新等优点。　

（３）本系统同样可以作为一个正版软件的度量系