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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

余志伟  
【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。


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