谷歌发布虚拟机安全防御内置技术(Shielded VMs)细节

面对日益严峻的云安全环境，一些主要的云供应商正试图通过一系列举措，来减少对虚拟机和云应用容器的威胁，例如，通过强化虚拟机的操作系统镜像，以及使用“机密计算”模型防止底层机器操作系统提供访问权限等等。

但是，目前来说，这些方式都需要对应用程序或者容器进行特别构建，以便其能够在“可信任”的环境中运行，而且它们在保护所有的云应用程序中并不能发挥实际的作用。

为了更好地应对这一系列挑战，近日，谷歌推出了一款名为“Shielded VMs”的Beta版专用虚拟机，用于确保虚拟机不会被篡改来运行脆弱的代码，以供用户监视虚拟机状态基线或其当前运行时状态中的任何修改，并及时作出响应。

现在，该公司正在发布有关该Shielded VMs如何保护云免受攻击媒介侵扰的详细信息，这些攻击媒介包括guest系统固件，通过恶意guest-VM内核或用户模式漏洞的guest操作系统，以及恶意客户内部人员篡改guest-VM映像等。当受感染的VM启动时，在其中安装的固件rootkits或其它顽固恶意软件等威胁通常将无法检测到。

谷歌云高级产品经理Nelly Porter和Google云安全技术项目经理Sergey Simakov，在近日发布的博客文章中解释称，Shielded VMs具有安全功能，能够保护云中的代码。据悉，Shielded VMs使用了基于固件的UEFI Secure Boot（UEFI安全启动），且该固件是基于UEFI 2.3.1的，取代了传统的BIOS子系统。

Shielded VMs还使用了虚拟可信任平台模块（virtual Trusted Platform Module，简称vTPM），这一模块能够验证guest VM预启动的完整性，并生成和存储加密秘钥。这些秘钥能够用于安全启动，保证虚拟机只能运行经过认证的软件，以及允许guest操作系统创建和保护密钥及敏感数据。此外，vTPM还需要启动Measured Boot（测量启动）来检查之前的虚拟机配置基线，以便在启动虚拟机之前对虚拟机的完整性进行更好地控制。

vTPM服务的目标，是为guest VM实例提供兼容TPM2.0和FIPS 140-2 L1认证的TPM功能。

而谷歌软件工程师Josh Zimmerman在另一篇文章中又进一步扩展了vTPM的安全功能：vTPM的工作方式类似于TPM（可信任平台模块），它使用平台配置寄存器（PCR）来记录系统状态。通过使用TPM的密钥，vTPM可以提供一个PCR值的“引用（quote）”，以便远程服务器可以验证系统的状态。而且TPM可以保护敏感数据 – 例如，驱动解密密钥，因此只有在系统状态有效时才能访问它们。

总结来说，Secure Boot（安全启动）和Measured Boot（测量启动）有助于防止guest操作系统在启动过程中运行rootkits，以及运行内核级别的恶意软件。此外，这两者还能确保用户的VM启动的是“已知的”固件和内核软件堆栈。其中，“安全启动”可以确保系统运行合法软件；而“测量启动”则能够验证系统软件和VM启动过程的完整性。

最后，用户可以通过StackDriver访问Shielded VM的完整性报告；如果报告指出他们的VM不符合其安全标准，他们也可以制定自己的策略，甚至自定义操作。