Xen安全架构sHype/ACM策略配置图文教程

实验要求

1.     熟悉Xen虚拟化平台部署；

2.     Xen sHype/ACM安全架构中的Simple TE和Chinese Wall策略及事实上现机制的分析与验证。

第1章           Xen环境部署

1.1           版本号选择

因为Ubuntu使用广泛。软件包易于下载。我们选择Ubuntu系统进行Xen部署。

可选择的LTS系统例如以下[1]：

1）Ubuntu 10.04系统採用的是Linux 2.6.32内核，因为Linux 3.0下面内核不支持Xen[2]，须要又一次编译内核。较为费时费力，内核编译后支持Xen 4.0；

2）Ubuntu 12.04系统採用Linux 3.2+内核，支持Xen 4.1；Xen从4.1開始将xm工具集列为deprecated[3]。而进行ACM/sHype策略方面的配置利用xm工具实现较为方便；

3）Ubuntu 12.04系统採用Linux 3.2+内核。支持Xen 4.2。从Xen 4.2開始，不再支持ACM安全模块。因此不合适。

4）Ubuntu 14.04系统採用Linux 3.13+内核，支持Xen 4.4；

5）Ubuntu 15.04系统採用Linux 3.19.3内核，支持Xen 4.5，Xen从4.5開始取消xm工具集（xend），用xl工具集进行取代[3]。

综合以上几点原因，Xen环境採用Ubuntu 12.04 x64部署较为合适，Xen版本号选择4.1，可是本文选择的是Ubuntu 14.04 x64 + Xen 4.1的组合，事实证明也是能够成功安装的。

依据文章[4]中的建议，应该选择64-bit的Ubuntu安装较为合理。

因此我们的安装镜像最后确定为ubuntu-14.04-desktop-amd64.iso。

因为Xen的dom0系统支持的显卡有限。不支持VMware Workstation虚拟机中的默认显卡，在安装Xen后重新启动会导致系统黑屏，无法使用。因此此实验不能选择VMware虚拟机，仅仅能选择物理机上安装Ubuntu进行实验。

利用[5]中的教程进行Ubuntu 14.04 LTS x64的U盘安装盘的制作。再利用该安装盘进行安装就可以。假设是与Windows双系统，则须要用EasyBCD恢复引导菜单，通过引导菜单进入Ubuntu系统。

1.2           Xen源代码下载及安装依赖包

因为Xen公布的二进制安装包默认不含有XSM功能，开启XSM功能必须改变编译选项并进行又一次编译。

因此本文须要从Xen源代码进行安装。

从2013年2月開始，Xen源代码採用git进行管理。其git库地址为：

git://xenbits.xen.org/xen.git

源代码下载採用的命令是：

git clone git://xenbits.xen.org/xen.git
cd xen
git checkout stable-4.1

编译须要用到git，须要提前安装好：

apt-get install git

接着安装依赖包：

apt-get install bcc bin86 gawk bridge-utils iproutelibcurl3 libcurl4-openssl-dev bzip2 module-init-tools transfig tgif texinfotexlive-latex-base texlive-latex-recommended texlive-fonts-extratexlive-fonts-recommended pciutils-dev mercurial build-essential make gcclibc6-dev zlib1g-dev python python-dev python-twisted libncurses5libncurses5-dev patch libvncserver-dev libsdl-dev libjpeg62-dev iasl libbz2-deve2fslibs-dev git-core uuid-dev ocaml libx11-dev bison flex binutils xorg-devudev gettext libgcrypt11-dev libssl-dev pciutils libglib2.0-dev  gcc-multilib fakeroot pkg-config libpci-devcrash crash kexec-tools makedumpfile

1.3           Xen源代码编译

1）在Xen 4.0以后，XSM有ACM和FLASK两个模块，默认都不开启，须要选择当中一个。然后进行编译，其Config.mk文件内容例如以下：

XSM_ENABLE ?= n
FLASK_ENABLE ?= n
ACM_SECURITY ?= n

2）从Xen 4.2開始，FLASK成为默认的XSM模块，当启用XSM时默认启用FLASK，而ACM默认不启动。其Config.mk文件内容例如以下：

XSM_ENABLE ?= n
FLASK_ENABLE ?

= $(XSM_ENABLE)

 

因为本文採用的版本号是Xen4.1，因此须要依照下面命令改动Config.mk：

XSM_ENABLE ?= y
FLASK_ENABLE ?= n
ACM_SECURITY ?

= y

 

然后执行例如以下命令进行编译：

make dist或make xen tools stubdom
make install-xen
make install-toolsPYTHON_PREFIX_ARG="--install-layout=deb"
make install stubdom

1.4           改动/etc/modules

改动/etc/modules文件，加入下面行：

xen-evtchn
xen-gntdev
xen-netback
xen-blkback
xenfs
blktap

1.5           加入Lib搜索路径

改动/etc/ld.so.conf.d/libc.conf文件，加入例如以下几行：

/usr/local/lib（已有）
/lib64
/usr/lib
/usr/lib64

执行ldconfig命令使改动生效。

1.6           改动grub启动项

步骤一：改动/etc/default/grub文件，将GRUB_TIMEOUT=10改动为GRUB_TIMEOUT=-1，将GRUB_HIDDEN_TIMEOUT=0改动为GRUB_HIDDEN_TIMEOUT=10。

步骤二：运行update-grub。

对于Ubuntu 14.04在/boot/grub/grub.cfg中能自己主动生成’Ubuntu, with Xen hypervisor’启动项。不须要像在Ubuntu 12.04中一样自己手动再配置。

重新启动系统。

1.7           測试Xen环境

首先启动xend：

//首先启动xencommons
service xencommons start
//启动xend之前关闭网卡启动xend之后重新启动网卡（假设不这样做会提示出错。原因暂不详）
ifconfig eth0 down
service xend start
ifconfig eth0 up

接着执行xm list命令。结果例如以下：

 

Name            ID   Mem      VCPUs         State      Time(s)
Domain-0     0     15610    8                   r-----       1305.5

改动/etc/xen/xend-config.sxp文件，去掉xend-unix-server no的凝视，并改为xend-unix-server yes，去掉xend-unix-path/var/lib/xend/xend-socket的凝视。

1.8           创建虚拟机

首先。须要制作虚拟机的磁盘文件，输入下面命令创建10GB的磁盘文件

dd if=/dev/zero of=vm1disk bs=1k seek=10000kcount=0
mkfs -t ext3 vm1disk
(当须要回复确认时，回答y)
mount -o loop vm1disk /mnt
cp -ax /{root,dev,var,etc,usr,bin,sbin,lib} /mnt
mkdir /mnt/{proc,sys,home,tmp}

然后对/mnt/etc/fstab,/mnt/etc/hostname进行自己定义的改动，这里省略不做改动。

umount /mnt

此时，虚拟机磁盘文件vm1disk就已创建完成，用类似的方式创建vm2disk。

接着，编辑虚拟机配置文件/root/domain1.xm，其内容例如以下所看到的：

kernel= "/boot/vmlinuz-3.13.0-24-generic.efi.signed"
memory = 512
name = "domain1"
dhcp = "dhcp"
disk = ['tap:aio:/root/vm1disk,sda1,w']
root = "/dev/sda1 ro xencons=tty"

最后，执行命令：

xm createdomain1.xm

正常情况下，虚拟机domain1应该已经启动。

通过xm console domain1命令能够打开虚拟机domain1的终端命令行，例如以下图所看到的。

接着类似地创建domain2.xm。再执行xm create domain2.xm启动domain2虚拟机。

1.9           測试ACM/sHype环境

改动/etc/xen/xend-config.sxp。添加(xsm_module_name acm)。否则，ACM策略类型将被觉得不支持（未指定使用的xsm类型），出错标识为执行xm getpolicy命令，提示Supported security subsystems :      None。改动源码中的xend-config.sxp似乎没有效果，仅仅能改动编译后的文件。

执行xensec_toolgetpolicy命令，结果例如以下，则说明ACM/sHype环境至此就搭建完毕了。

在Windows上安装Python 2.7 x64和wxPython 3.0 x64 for Python 2.7，当中wxPython的下载页面例如以下：http://www.wxpython.org/download.php#msw

相同在Ubuntu上安装wxPython：

apt-get install python-wxgtk2.8 python-wxtools

执行下面命令，假设能出现下图所看到的界面，说明策略配置工具安装完成。

python /usr/sbin/xensec_ezpolicy

第2章           ACM策略配置

在xensec_ezpolicy里，点击New Orgbutton。新增加三个组织：A-Bank、B-Bank和AutoCorp，而且在A-Bank下创建两个部门：SecurityUnderwriting和MarketAnalysis。然后选中__UNLABELED__、A-Bank和B-Bank三项，点击Create run-time exclusion rulefrom selectionbutton，将其增加到一个冲突集中，接着用类似方法将__UNLABELED__、A-Bank.MarketAnalysis和A-Bank.SecurityUnderwriting三项增加到一个冲突集中。终于结果例如以下图所看到的：

 

选择菜单里的File ->Save as Xen ACM Security Policy …将策略文件保存到路径：/etc/xen/acm-security/policies/mytest-security_policy.xml

该文件终于内容例如以下所看到的：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?

> <!-- Auto-generated by ezPolicy --> <SecurityPolicyDefinition xmlns="http://www.ibm.com" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.ibm.com ../../security_policy.xsd "> <PolicyHeader> <PolicyName>mytest</PolicyName> <Date>Tue Jun 09 14:41:58 2015</Date> <Version>1.0</Version> </PolicyHeader> <SimpleTypeEnforcement> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>SystemManagement</Type> <Type>__UNLABELED__</Type> <Type>A-Bank</Type> <Type>A-Bank.SecurityUnderwriting</Type> <Type>A-Bank.MarketAnalysis</Type> <Type>B-Bank</Type> <Type>AutoCorp</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> </SimpleTypeEnforcement> <ChineseWall priority="PrimaryPolicyComponent"> <ChineseWallTypes> <Type>SystemManagement</Type> <Type>__UNLABELED__</Type> <Type>A-Bank</Type> <Type>A-Bank.SecurityUnderwriting</Type> <Type>A-Bank.MarketAnalysis</Type> <Type>B-Bank</Type> <Type>AutoCorp</Type> </ChineseWallTypes> <ConflictSets> <Conflict name="RER"> <Type>__UNLABELED__</Type> <Type>A-Bank</Type> <Type>B-Bank</Type> </Conflict> <Conflict name="RER"> <Type>__UNLABELED__</Type> <Type>A-Bank.MarketAnalysis</Type> <Type>A-Bank.SecurityUnderwriting</Type> </Conflict> </ConflictSets> </ChineseWall> <SecurityLabelTemplate> <SubjectLabels bootstrap="SystemManagement"> <VirtualMachineLabel> <Name>SystemManagement</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>SystemManagement</Type> <Type>__UNLABELED__</Type> <Type>A-Bank</Type> <Type>A-Bank.SecurityUnderwriting</Type> <Type>A-Bank.MarketAnalysis</Type> <Type>B-Bank</Type> <Type>AutoCorp</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> <ChineseWallTypes> <Type>SystemManagement</Type> </ChineseWallTypes> </VirtualMachineLabel> <VirtualMachineLabel> <Name>__UNLABELED__</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>__UNLABELED__</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> <ChineseWallTypes> <Type>__UNLABELED__</Type> </ChineseWallTypes> </VirtualMachineLabel> <VirtualMachineLabel> <Name>A-Bank</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>A-Bank</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> <ChineseWallTypes> <Type>A-Bank</Type> </ChineseWallTypes> </VirtualMachineLabel> <VirtualMachineLabel> <Name>A-Bank.SecurityUnderwriting</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>A-Bank.SecurityUnderwriting</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> <ChineseWallTypes> <Type>A-Bank</Type> <Type>A-Bank.SecurityUnderwriting</Type> </ChineseWallTypes> </VirtualMachineLabel> <VirtualMachineLabel> <Name>A-Bank.MarketAnalysis</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>A-Bank.MarketAnalysis</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> <ChineseWallTypes> <Type>A-Bank</Type> <Type>A-Bank.MarketAnalysis</Type> </ChineseWallTypes> </VirtualMachineLabel> <VirtualMachineLabel> <Name>B-Bank</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>B-Bank</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> <ChineseWallTypes> <Type>B-Bank</Type> </ChineseWallTypes> </VirtualMachineLabel> <VirtualMachineLabel> <Name>AutoCorp</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>AutoCorp</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> <ChineseWallTypes> <Type>AutoCorp</Type> </ChineseWallTypes> </VirtualMachineLabel> </SubjectLabels> <ObjectLabels> <ResourceLabel> <Name>SystemManagement</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>SystemManagement</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> </ResourceLabel> <ResourceLabel> <Name>__UNLABELED__</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>__UNLABELED__</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> </ResourceLabel> <ResourceLabel> <Name>A-Bank</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>A-Bank</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> </ResourceLabel> <ResourceLabel> <Name>A-Bank.SecurityUnderwriting</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>A-Bank.SecurityUnderwriting</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> </ResourceLabel> <ResourceLabel> <Name>A-Bank.MarketAnalysis</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>A-Bank.MarketAnalysis</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> </ResourceLabel> <ResourceLabel> <Name>B-Bank</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>B-Bank</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> </ResourceLabel> <ResourceLabel> <Name>AutoCorp</Name> <SimpleTypeEnforcementTypes> <Type>AutoCorp</Type> </SimpleTypeEnforcementTypes> </ResourceLabel> </ObjectLabels> </SecurityLabelTemplate> </SecurityPolicyDefinition>

下一步。关闭全部虚拟机，在命令行里运行下面命令，使刚才编辑的策略生效。

xm resetpolicy
xm setpolicy ACM mytest

以下，给domain1和domain2分别设置A-Bank和B-Bank的标签：

xm addlabel A-Bank dom domain1.xm
xm addlabel B-Bank dom domain2.xm

接着，给虚拟磁盘文件设置A-Bank和B-Bank的标签：

xm addlabel A-Bank res tap:aio:/root/vm1disk
xm addlabel B-Bank res tap:aio:/root/vm2disk

设置结果如图所看到的。

这样才干保证虚拟机domain1能訪问磁盘文件vm1disk，虚拟机domain1能訪问磁盘文件vm1disk，虚拟机才会创建成功，从而验证了STE策略。

然后创建domain1虚拟机，保持domain1开启的同一时候，再启动domain2虚拟机：

xm create domain2.xm
xm create domain2.xm

这时我们会发现domain2虚拟机创建失败。例如以下图所看到的，提示Error: Domain inconflict set with running domain?

这是因为在ChineseWall策略里，虚拟机domain1的标签为A-Bank，虚拟机domain2的标签为B-Bank，而A-Bank和B-Bank在同一个利益冲突类（Run-time Exclustion Rules）中，因此无法同一时候在同一个主机中执行。

第3章           遇到的错误与解决方式

1. 编译tools时失败，提示check_python_devel函数检查失败。是个bug

解决方式：改动/xen/tools/check/check_python_devel文件。去掉里面的验证

 

2. 编译tools时失败。提示undefinedreference to symbol 'timer_settime@@GLIBC_2.3.3

解决方式：依照http://stackoverflow.com/questions/18286738/undefined-reference-to-symbol-timer-settimeglibc-2-3-3里的说明。将/xen/tools/ioemu-remote/Makefile.target里的LIBS+=-lm改动为LIBS+=-lz -lrt –lm

3. 编译tools时失败，提示xg_main.c:181:52:error: 'ulong' undeclared (first use in this

function)

解决方式：參照http://lists.xen.org/archives/html/xen-devel/2012-12/msg00429.html

改动/xen/tools/debugger/gdbsx/xg/xg_main.c。在文件开头增加#include <sys/types.h>

4. 编译tools时失败，提示ocamlfind:command not found

解决方式：apt-getinstall ocaml-findlib

5. 编译tools时失败，提示Error:Unbound module Xenbus

解决方式：改动/xen/tools/ocaml/xenstored/connection.ml里的Line:118，把那三行凝视掉。加入let is_backend_mmap con =false

6. Ubuntu怎样进行视频录制

解决方式：利用kazam进行视频录制。用法例如以下：

apt-get install kazam
apt-get install pulseaudio
pulseaudio //打开pulseaudioserver
kazam //执行视频录制软件

第4章           參考资料

[1] List of Ubuntu releases. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Ubuntu_releases#Table_of_versions

[2] Ubuntu12.04安装Xen4. http://www.cppblog.com/LIULIANG/archive/2012/09/21/191481.html

[3] XEND. http://wiki.xen.org/wiki/XEND

[4] Ubuntu 10.04 （with grub2）安装 Xen 4.0.1. http://www.codesky.net/article/201107/174124.html

[5] 怎么用u盘安装ubuntu. http://jingyan.baidu.com/article/a3761b2b66fe141577f9aa51.html