13、CUDACS：利用CUDA实现云安全的创新方案

CUDACS：利用CUDA实现云安全的创新方案

1. 相关工作概述

云安全近年来成为众多研究的重点。此前有完整的云安全风险评估报告，也有研究展示了实现虚拟机共驻并从目标机器提取信息的可能性。像ACPS识别了云保护系统的主要需求，并提出通过虚拟化保护云节点和服务的框架，其要求与本文工作有相似之处，都强调云安全监控解决方案应对客户尽可能透明。

然而，现有的虚拟化感知监控系统存在局限。例如SecVisor利用虚拟机管理器实现外部监控，但仅支持每个主机一个客户机，且会导致客户虚拟机性能严重下降，还可能被时序分析检测到。同时，目前的解决方案要么未利用协处理器硬件进行安全检查，要么需要额外的专有硬件，这既昂贵又易被检测。不过，如今大多数服务器和桌面x86硬件中都有支持CUDA的GPU，它除了图形处理外，还能执行许多通用任务。

此外，近期有方案允许客户虚拟机访问GPU资源以实现图形加速，如vCUDA让高性能计算应用能在虚拟机中运行。而且，CUDA已用于安全领域，一方面可辅助暴力破解密钥，另一方面可用于实现高效的模式匹配算法以进行入侵检测。

2. 背景知识

2.1 云服务层次

云服务分为不同层次：
- dSaaS（数据存储即服务）：通过网络提供存储能力。
- IaaS（基础设施即服务）：提供无软件栈的虚拟硬件。
- PaaS（平台即服务）：提供虚拟化服务器、操作系统和应用等资源。
- SaaS（软件即服务）：通过互联网提供软件服务访问。

本文重点关注IaaS层，因为在此层能为其他层提供有效的威胁防护。

2.2 CUDA硬件与编程模型