Intel Trusted Computing Group 1st Workshop
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Trusted Computing Group 第1回公開ワークショップ 2009年12月8日
Intel Trusted Computing Group 1st Workshop
- 2. はじめに ○クラウドコンピューティングの普及 Amazon EC2, hybrid cloud ○遠隔環境の安全性（integrity)の検証 遠隔地にあるサーバは安全に起動?稼動しているのか。 遠隔地にあるWebサーバの検証：大事なパスワードを 預けていいのものか。 遠隔地にあるストレージサーバの検証：大事なファイル? データを預けていいものか。 ○サーバ側の安全性確認：Remote attestationの重要性 パスワードによる認証以前に、遠隔地にあるサーバが安全に 起動されているか確認する。 ○クライアントＯＳの安全性確認：手元にあるあるいは預けたWindows ＯＳの安全性 （integrity）の検証。手元あるいは遠隔にあるWindows OSが感染（不正に改竄）して いないか確認する。
- 3. 関連研究プロジェクト ○完全性検証 最近２００４～２００９年 vTPM (IBM) Vitrual Trusted Platform Module ＴＰＭ チップを仮想化し、ＸＥＮで利用可能にした。 TVD (IBM) Trusted Virtual Domain アクセス制御やアテステーションを組み合わせて信頼できるゲストＯＳのドメインを構成する。 IMA (IBM) Integrated Measurement Architecture ブートから、アプリケーションの起動までの安全性（完全性）を検証する。（トラストチェーンの構築） 最新２００９年の研究 仮想化技術の完全性検証への適用 HIMA: North Carolina 大学 Annual Computer Security Applications Conference 2009 ○観測?通知 Patagonix: Tronto University 仮想マシン上でどのＯＳがどの実行ファイルを実行したか仮想マシンモニタ側で検証可能 XenAcess 仮想マシンモニタXenで仮想している仮想ＯＳの情報を得るためのＡＰＩ
- 4. 関連研究プロジェクト 仮想化技術と完全性検証 ○ｖTPM virtual Trusted Platform Module (IBM) TPMチップを仮想化し、仮想化環境で完全性の検証ができるよ うにする。TPMを仮想化してゲストOSからアクセス出来るよう にすることで、仮想化されたゲストOSにおいても、Trusted Computing技術を利用可能にする。現在、XenがvTPMサポー トしている。 ○VTD Virtual Trusted Domain (IBM TRL) 仮想化技術において、VMMによるアクセス制御機構と、ゲストOSへのアテ ステーションを元に、ゲストOSを信頼できるドメインの一員として管理する。
- 5. 関連研究プロジェクト 仮想化技術と完全検証 ○HIMA (North Carolina State Univ and IBM) Hypervisor（仮想マシンモニタ）を用いたゲスト ＯＳの完全性検証。ＩＢＭ Watson研のLinux IMAへの hypervisorへの拡張。仮想マシンモニタ技術を用いて、 ゲストＯＳのisolationと、consistency(TOCTTOU)の双方を 確保する。 ○VMKnoppix (産総研、ＡＩＳＴ） Knoppix: On memory(ハードディスクなしで起動する） ＬＩＮＵＸ。Knoppix上でＶＭが起動し、ＶＴＰＭ（仮想化さ れたＴＰＭ）を用いて起動などを安全に行うことが可能。
- 6. 現状のTCG技術の問題点 Windows上のintegrity検証 ? Trust Chainの問題 Trust Chainとは：起動の初めからＯＳやアプリ ケーションが安全に起動、稼動しているか検証するための仕組み。 改竄されないハードウェアの値（ＰＣＲ）→ブートローダが安全に起動したか→カーネルがセキュアにロードされたか→ファイル システムが安全にロードされたか→アプリケーションが安全に起動されたか。 Linuxと異なり、クローズドソースのWindowsは、セキュアブートからのTrust Chainが途切れてしまう。計測ソフトウェアの安 全性（integrity)の保障ができない。
- 7. Windows上のintegrity検証 なぜWindowsではtrust chainが観測計測できないのか ○Linux OS上での完全性計測 – 多くの機関で研究されている。LinuxではIBM発のIntegrity Measurement Architectureで – Trust Chainが構築できる。 ○Windows OS上での完全性計測 多くの人が使用している割に、あまり研究されていない。クローズドソース のため、情報が入手しずらく、処理内容が分からない。 ○対策 ①Windows ファイルシステム（のフィルタリング）ドライバを用意することで、 ファイルの実行時などにハッシュ値をとり、ある程度の完全性を計測する ことができる。 ②仮想マシンモニタ（外側）からWindows OSのブート時の挙動を観測し、 Trust chainを構築する。 ①と②を組み合わせて、Trust Chainを構築する。
- 8. 今後の課題課題：Windows OS上Trust Chainの構築 ? 仮想化技術を用いたwindows上のTrust Chainの構築（Windows OSを 修整し、仮想マシンモニタからWindows OSの起動、稼動を観測する。）
- 10. 適用技術 ? Windows OS上でアクセス制御を行う手段 –ユーザーモード ? DLLインジェクション ? APIフック –カーネルモード ? フィルタドライバ ? ファイルアクセスを すべて監視できる ? OSと一番近い層で動く ? アクセス制御に必要な情報が 取得できる
- 11. FilterManager ? Microsoftが提供するファイルシステムフィル タドライバ ? Windows XP SP2以降 ? サードパーティの開発を簡素化 – フィルタするIRPのみ編集 – 開発時間の短縮 – 挿入する階層を指定可能 適用技術
- 13. 適用技術 FilterDriver ? FilterManagerとMiniFilter ? フィルタするIRPをFilterManagerに登録 ? フィルタするIRPの処理を実装 IRP：ファイルIO要求の受け渡し
- 14. フィルタマネージャの詳細 ? MiniFilterの登録 typedef struct _FLT_REGISTRATION { USHORT Size; USHORT Version; FLT_REGISTRATION_FLAGS Flags; CONST FLT_CONTEXT_REGISTRATION *ContextRegistration; CONST FLT_OPERATION_REGISTRATION *OperationRegistration; PFLT_FILTER_UNLOAD_CALLBACK FilterUnloadCallback; PFLT_INSTANCE_SETUP_CALLBACK InstanceSetupCallback; PFLT_INSTANCE_QUERY_TEARDOWN_CALLBACK InstanceQueryTeardownCallback; PFLT_INSTANCE_TEARDOWN_CALLBACK InstanceTeardownStartCallback; PFLT_INSTANCE_TEARDOWN_CALLBACK InstanceTeardownCompleteCallback; PFLT_GENERATE_FILE_NAME GenerateFileNameCallback; PFLT_NORMALIZE_NAME_COMPONENT NormalizeNameComponentCallback; PFLT_NORMALIZE_CONTEXT_CLEANUP NormalizeContextCleanupCallback; } FLT_REGISTRATION, *PFLT_REGISTRATION;
- 15. フィルタマネージャの詳細 フィルタするIRPの設定(1) typedef struct _FLT_OPERATION_REGISTRATION { UCHAR MajorFunction; FLT_OPERATION_REGISTRATION_FLAGS Flags; PFLT_PRE_OPERATION_CALLBACK PreOperation; PFLT_POST_OPERATION_CALLBACK PostOperation; PVOID Reserved1; } FLT_OPERATION_REGISTRATION, *PFLT_OPERATION_REGISTRATION; ファイルシステム呼び 出し前のコールバック 関数 ファイルシステム呼び出し 後のコールバック関数
- 17. フィルタマネージャの詳細 ファイル情報構造体 typedef struct _FILE_ACCESS_DATA{ BOOLEAN IsDirectory; UNICODE_STRING FullPath; ULONG AccessRecord; ULONG AccessAttributes; ULONG ProcessID; PWCHAR ProcessName; ULONG ProcessAttributes; } FILE_ACCESS_DATA, *PFILE_ACCESS_DATA; ファイルアクセスを 行うパス名 ファイルアクセス の要求プロセス名 プロセスの アクセス属性
- 18. フィルタマネージャの詳細 No IRP要求 PRE POST 1 IRP_MJ_CREATE ○ ○ 2 IRP_MJ_CLOSE ○ × 3 IRP_MJ_CLEANUP ○ × 4 IRP_MJ_READ ○ × 5 IRP_MJ_WRITE ○ × 6 IRP_MJ_SET_INFORMA TION ○ × フィルタするIRPの設定(2)
- 19. フィルタマネージャの詳細 関数の型 FLT_PREOP_CALLBACK_STATUS 機能 ?ファイル情報構造体の取得 ?アクセス可否の判断 ?アクセス可否に応じた戻り値の設定 引数 1 PFLT_CALLBACK_DATA Data 2 PCFLT_RELATED_OBJECTS FltObjects 3 PVOID *CompletionContext 戻り値 1 FLT_PREOP_SUCCESS_WITH_CALLBACK (成功) 2 FLT_PREOP_SUCCESS_NO_CALLBACK (成功) 3 FLT_PREOP_COMPLETE (成功/失敗) 失敗時の 設定 戻り値をFLT_PREOP_COMPLETEに設定 引数DataのIoStatus.Statusにエラー値を設定
- 20. 今後のソリューション 仮想化によるTrust Chainの構築 ①フィルタドライバによる観測の問題点 フィルタドライバのロード以前、ブート時の完全性の 検証ができない。 ②仮想マシンモニタによる観測の問題点 ロード時の観測、完全性を検証できる可能性があ るが、ブート後のアプリーションの完全性の検証が 難しい。（semantic gap: 仮想マシンモニタからはゲストＯＳ でなにか起こっているか知るのは難しい。
- 21. ソリューションの適用例：ＴＰＭを用いたWEBサーバ ＩＩＳ（または Windows apache)の 安全性検証 遠隔地にあるWEBサーバが安全に起動、稼動されているか。 ①前述のスライド①②によるフィルタドライバによるWindows OS修正と、仮想マシンモニタによる外部観測 ②Web server (IIS)を稼動するWindows server OSの完全性 の検証 ③フィルタドライバを用いたIISのexe, sys, ファイルアクセスの 完全性検証
- 22. ご清聴ありがとうございました