Linux安全模块LSM研究及改进

论文摘要

操作系统安全是信息安全的重要方面。访问控制作为操作系统安全的重要因素,是保障信息安全的重要技术。目前已有的访问控制策略通常针对特定的安全目标,而信息系统对安全性的需求通常是多方面的,因此,单一的访问控制策略难以满足安全需求。访问控制框架允许多安全策略共同协调工作,成为研究热点。目前应用比较广泛的访问控制框架有GFAC、Flask、LSM等。LSM以其轻量级、通用等优点,成为研究的重点。LSM允许多种访问控制策略以安全模块的形式栈式地加载到系统中,但本身并不提供任何具体的安全策略。LSM的原理是在内核关键数据结构中加入安全域,存储关键数据结构的安全信息,并在系统调用之前插入安全hook函数,hook函数由具体的安全模块实现,在系统调用之前执行hook函数,对安全信息进行判断,从而对系统调用进行访问控制。然而,LSM的设计是有缺陷的。首先,LSM的安全域设计使得LSM只允许一个安全模块加载到LSM上,其余多个安全模块需要通过首先加载的安全模块才能加载到LSM；其次,LSM不具有任何的决策结果综合能力,多个安全模块的决策结果需要第一个加载的安全模块的综合。本文研究了LSM的实现原理和多安全模块堆叠机制,分析了其不足之处,并实现了一个LEM模块。LEM模块改进了LSM的安全域机制,为其扩展了多模块管理机制及安全决策机制,使LSM具有更完备的安全性。论文同时对LEM模块进行了性能测试和改进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容及构成
• 第2章 LSM实现机制及局限性分析
• 2.1 LSM基本原理
• 2.2 LSM实现机制
• 2.2.1 安全域
• 2.2.2 hook函数调用
• 2.2.3 安全模块加载与卸载
• 2.2.4 安全系统调用
• 2.2.5 Capabilities机制
• 2.3 LSM局限性分析
• 2.3.1 LSM栈式堆叠机制对安全性的影响
• 2.3.2 LSM对主安全模块的依赖性
• 2.3.3 基于LSM的SELinux模块堆叠机制分析
• 第3章 LEM模块设计实现
• 3.1 LEM安全性分析
• 3.2 LEM基本原理
• 3.3 安全域管理单元
• 3.3.1 设计原理
• 3.3.2 安全域的设置和撤销
• 3.4 多安全模块管理单元
• 3.4.1 设计原理
• 3.4.2 安全模块加载和卸载
• 3.5 安全决策单元
• 3.5.1 安全决策方法
• 3.5.2 安全决策设计实现
• 3.6 本章小结
• 第4章 性能测试及改进
• 4.1 性能测试的基本方法
• 4.2 性能测试结果及分析
• 4.3 性能改进
• 4.3.1 性能改进的原理
• 4.3.2 性能改进的设计实现
• 4.3.3 改进后的工作流程
• 4.4 改进后性能测试及分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果