38、可控VMI架构：实现不可信云环境下的安全虚拟机内省

可控VMI架构：实现不可信云环境下的安全虚拟机内省

1. 现有VMI安全方案的挑战

在云计算环境中，虚拟机内省（VMI）技术对于保障虚拟机的安全至关重要。然而，现有的一些安全方案在实现VMI时面临着诸多挑战。

HyperWall通过清除释放的内存页面并防止其共享，虽然增强了安全性，但这也使得大多数依赖内存共享的VMI应用无法正常工作。因为VMI需要将虚拟机内存映射到VMI应用部署的位置，而HyperWall的这种做法阻碍了这一过程。

HyperCoffer则通过添加一个名为VM - shim的独立层与安全CPU协作，对管理程序的影响相对较小。它结合每个VM - shim与虚拟机，确保其安全性，减少对可信计算基（TCB）的影响。同时，使用硬件加密和完整性检查来保护虚拟机内存和磁盘数据，能够抵御管理程序攻击和硬件攻击。但它仍需要虚拟机操作系统和管理程序的配合，并且由于管理程序根据VMEXIT类型被授权部分数据访问权限，虚拟机仍有被攻击的风险。此外，虚拟机内存的加密使得VMI工具无法使用，这对安全性来说是一种损失。

Intel提出的软件防护扩展（SGX）旨在保护应用程序的内存，而非整个虚拟机，防止管理程序在虚拟机用户不知情的情况下篡改和窥探。SGX以应用程序为粒度，比HyperWall和HyperCoffer更灵活，且仅对特定应用程序内存进行加密，性能成本更低。基于SGX的应用包括Haven、VC3和M2R等，主要为现有的敏感和易受攻击的应用提供新的保护。不过，SGX只能保护环3应用程序免受环0软件（如操作系统内核和管理程序）的访问，无法保护内核级安全应用程序，如杀毒软件和防火墙，而这些工具必须在内核模式下运行以监控其他程序。

2. 不可信云环境下