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清华大学学报(自然科学版)  2018, Vol. 58 Issue (3): 237-242    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.26.008
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面向云平台的硬件辅助ROP检测方法
王丽娜, 周伟康, 刘维杰, 余荣威
武汉大学 计算机学院, 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室, 武汉 430072
Hardware-assisted ROP attack detection on cloud platforms
WANG Lina, ZHOU Weikang, LIU Weijie, YU Rongwei
Key Laboratory of Aerospace Information and Trusted Computing, Ministry of Education, School of Computer, Wuhan University, Wuhan 430072, China
全文: PDF(0 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 针对现有面向返回编程(return oriented programming,ROP)攻击检测方案难以满足云计算平台下要求部署灵活、可移植性强、检测透明的特点,该文提出一种基于硬件辅助的ROP攻击实时检测方法,利用Intel最后分支记录器(last branch record,LBR)可以记录客户虚拟机间接分支跳转信息的硬件特性,在虚拟机监视器中实现快速的ROP配件攻击链检测,使用虚拟机自省(virtual machine introspection,VMI)技术在特权域Dom0中完成间接分支跳转的合法性验证,达到保护客户虚拟机进程空间中共享链接库控制流完整性的目的。结果表明:该方法能有效地检测ROP攻击,引入的平均性能开销低于7%。
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王丽娜
周伟康
刘维杰
余荣威
关键词 云平台面向返回编程检测控制流完整性最后分支记录器    
Abstract:Existing detection approaches of return oriented programming (ROP) attacks cannnot simultaneously provide flexible deployment, allow portability, and allow transparent detection in the cloud environment. A hardware-assisted method was developed to detect ROP attacks in real time using the hardware features of the Intel last branch record (LBR) to record indirect branch information of a guest virtual machine (VM) to achieve rapid detection of gadget attack chains in the hypervisor. In the privileged domain, the method takes advantage of the virtual machine introspection (VMI) technology to validate the legitimacy of indirect branches to guarantee the control flow integrity of the shared link library in the process address space of the guest VM. Tests show that this demonstrate method can detect ROP attacks with an average run-time overhead of less than 7%.
Key wordscloud platform    return oriented programming(ROP) detection    control flow integrity    last branch record
收稿日期: 2017-08-17      出版日期: 2018-03-14
ZTFLH:  TP309.2  
基金资助:国家“八六三”高技术项目(2015AA016004);国家自然科学基金资助项目(61373169,61672394);NSFC-通用技术基础研究联合基金资助项目(U1536204)
作者简介: 王丽娜(1964-),女,教授。E-mail:lnwang.whu@gmail.com
引用本文:   
王丽娜, 周伟康, 刘维杰, 余荣威. 面向云平台的硬件辅助ROP检测方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2018, 58(3): 237-242.
WANG Lina, ZHOU Weikang, LIU Weijie, YU Rongwei. Hardware-assisted ROP attack detection on cloud platforms. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2018, 58(3): 237-242.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.26.008  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2018/V58/I3/237
  图1 基于LBR 的虚拟机ROP攻击检测架构
  表1 MBR_LBR_SELECT过滤设置
  图2 LBR 栈与指令执行示意图
  图3 辅助信息记录格式
  图4 共享库间接跳转分类
  图5 算法1
  表2 共享库及其间接跳转数目
  表3 构造样本攻击检测结果
  表4 CVE漏洞攻击检测结果
  图6 UnixBench性能测试结果
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