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云平台中水印感知的Java安全运行环境关键技术研究

作　者: 余志伟
导　师: 王建民
学　校: 清华大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 软件水印云安全 Java虚拟机攻击模型
分类号: TP309
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 25次
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内容摘要

近年来,云计算已成为信息技术领域研究的焦点,受到学术界、产业界以及政府的广泛关注。云计算可以抽象为大规模的共享虚拟资源池,通过网络为用户提供软件资源、计算资源和存储资源,降低用户成本,提高各类资源的利用效率。随着云计算的普及和推广,安全问题已成为制约其发展的重要因素。存储于云平台中大量有价值的资源成为攻击目标,面临数据泄露、服务滥用、隐私及版权侵犯等安全威胁。目前已发生的各类服务中断和信息泄露事件,对各类企业和组织大规模应用云计算服务造成重大障碍。因此,探索关于云安全问题的解决方案显得十分迫切。本文以云安全为研究对象,主要针对云平台中Java虚拟机的运行环境安全和Java软件安全这两个问题展开研究。论文的主要工作和贡献如下：1.针对云平台中Java软件以及Java虚拟机面临的安全威胁,提出在云平台中构建水印感知的Java安全运行环境体系结构。该体系结构基于Java信任链理论,旨在解决两类问题：一是保护Java软件宿主平台(Java虚拟机)的安全；二是保护云平台中Java软件的安全。2.针对云平台中Java软件的安全问题,提出基于软件水印的保护方案,弥补了加密等方式对于解密后的软件无法继续提供保护的不足,为云平台中的软件保护提供了新的思路。该方案在云平台中部署软件水印嵌入和检测模块,可以有效抵制内部攻击者的软件窃取行为。本文基于MapReduce框架实现了云平台中大规模软件水印的并行操作技术,为方案的有效实行提供保障。3.针对云平台中Java虚拟机的安全问题,设计并实现了水印感知的Java虚拟机。本文在分析Java虚拟机的运行机制和源代码基础上,重编译Java虚拟机使其具有软件水印识别和响应的功能。定制的Java虚拟机能够在Java程序运行之前对其进行可信性验证：仅允许嵌有正确软件水印信息的程序运行,实现对不可信软件的管制,保证Java虚拟机运行环境安全。4.设计并实现了一个软件水印原型系统TRUP,用于对本文提出的软件水印方案提供支持和验证。TRUP集成了经典的Java软件水印算法,支持软件水印的嵌入和提取等基本操作,实现了动态加载和卸载水印算法以及软件水印算法推荐功能,并结合Hadooop应用于云平台的大规模软件水印并行处理。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
主要符号对照表  8-9
第1章引言  9-35
  1.1 选题背景与意义  9-13
  1.2 相关工作  13-30
    1.2.1 Java软件水印技术  14-20
    1.2.2 Java在云平台中的应用  20-22
    1.2.3 云平台安全  22-27
    1.2.4 云平台中的水印技术与软件保护  27-30
  1.3 本文的研究重点和内容安排  30-35
    1.3.1 研究重点  30-33
    1.3.2 论文章节安排  33-35
第2章云平台中水印感知的Java安全运行环境体系结构  35-43
  2.1 基于TPM的Java信任链  35-36
  2.2 体系结构  36-37
  2.3 运控软件可信管理中心  37-38
  2.4 软件水印并行处理组件  38-40
  2.5 水印感知的Java虚拟机组件  40-41
  2.6 本章小结  41-43
第3章云平台中Java软件保护  43-68
  3.1 软件在云平台中面临的内部威胁  43-45
  3.2 攻击模型  45-47
  3.3 基于软件水印的云平台Java软件保护方案  47-54
    3.3.1 系统架构  48-49
    3.3.2 软件水印方案的应用  49-51
    3.3.3 软件水印信息的构建  51-52
    3.3.4 基于MapReduce的大规模水印并行处理技术  52-54
  3.4 实验评估  54-66
    3.4.1 评估标准  55-57
    3.4.2 实验环境设置  57-58
    3.4.3 实验结果与分析  58-66
  3.5 本章小结  66-68
第4章云平台中水印感知的Java虚拟机  68-87
  4.1 Java虚拟机在云环境中面临的安全威胁  68-69
  4.2 攻击模型  69-70
  4.3 水印感知的Java虚拟机  70-80
    4.3.1 基本定义  71-72
    4.3.2 水印嵌入  72-75
    4.3.3 水印识别与响应  75-76
    4.3.4 定制Java虚拟机具体实现方案  76-80
  4.4 实验评估  80-85
    4.4.1 实验环境设置  80-81
    4.4.2 实验结果与分析  81-85
  4.5 本章小结  85-87
第5章原型系统  87-96
  5.1 体系结构  87-88
  5.2 处理流程  88-90
  5.3 面向云平台的软件水印应用  90-92
  5.4 性能评估  92-95
  5.5 本章小结  95-96
第6章总结与展望  96-99
  6.1 主要贡献  96-97
  6.2 工作展望  97-99
参考文献  99-104
致谢  104-106
附录A CaffeineMark部分程序代码  106-110
附录B 重编译JVM关键代码  110-113
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  113-115

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