仮想シリアルコンソールを用いたクラウドの安全なリモート管理

九州工業大学　情報工学部機械情報工学科光来研究室

09237020 梶原　達也

IaaS型クラウドクラウドコンピューティングの普及

1つの形態として IaaS型クラウドが挙げられるユーザに仮想マシン (VM)を提供ユーザはネットワーク経由で VMにアクセス

VMVM

ユーザ

インターネット

IaaS型クラウド

仮想シリアルコンソール VMにアクセスする別の手段として仮想シリアルコンソールが提供されている仮想シリアルコンソールとは？

VMの仮想的なシリアルポートを経由してアクセスする方法

SSHで管理 VMにログインし，仮想シリアルコンソールに接続

クラウド

ユーザ PC 管理 VMログイン ユーザ

VM

ネットワーク

仮想シリアルコンソール

SSHクライアン

ト

SSHサーバ

仮想シリアルコンソールの利点ネットワーク経由で VMにアクセスできない状況でも VMの操作ができるVMのネットワークに設定ミスがあっても復旧できる

一時的にネットワークを切断してセキュリティ関連の設定を行える

VMに障害が発生した時でも情報を取得できるクラウド

ユーザ PC 管理 VMログイン ユーザ

VM

ネットワーク

仮想シリアルコンソール

SSHクライアン

ト

SSHサーバ

情報漏洩の危険性仮想シリアルコンソールへの入力がクラウド内で漏洩する危険があるクラウド内の管理 VMが信用できるとは限らない

セキュリティの不備で攻撃者に侵入される可能性悪意あるクラウド管理者が存在する可能性

SSHによる暗号化は SSHサーバまで

管理 VMSSHクライアント

クラウドユーザ

パスワード

攻撃者漏洩

SSHサーバ

キーボード入力

パスワード

仮想シリアルコンソール

ユーザVM

提案： SCCrypt暗号化された入力を受け取る仮想シリアルコンソールを提供SSHクライアントでキーボード入力情報を暗号化仮想マシンモニタ（ VMM）で復号してユーザ

VMに送信管理 VMでの情報漏洩を防ぐことができる

SSHクライアン

ト

キーボード入力

ユーザ

管理 VMユーザ VM

クラウド

SSHサーバ暗号化

VMM

復号化

仮想シリアルコンソール

キーボード入力の暗号化 SSHクライアントでストリーム暗号を用いて一文字ずつ暗号化SSHによる従来の暗号化とは別に行う

問題：管理 VMに対する入力も暗号化されてしまう仮想シリアルコンソールへのアクセス権を取得するためのパスワード入力

仮想シリアルコンソールに接続するためのコマンド入力 % ssh host

% sudo xm console 1password: ********

仮想シリアルコンソールへの接続 SSHのリモートコマンド実行機能を利用

仮想シリアルコンソールに接続するコマンドを実行

コマンドは暗号化せずに管理 VMに送信このコマンドに限り，パスワード入力を省略できるように設定

ssh –t user@host sudo xm console vm1

SSHクライアント

クラウド

管理 VM ユーザVMxm

console

非暗号化

実行

キーボード入力の復号化 VMMがストリーム暗号を復号

ハイパーコールを用いて VMMに入力情報を渡す復号した入力情報をコンソールバッファに書き込むユーザ VMはコンソールバッファから入力を取得

VMMに対する改ざんは外部から検出可能管理 VM ユーザ VM

SSHサーバ

VMM

復号化

コンソールバッファ

書き込み

書き込みハイパーコール

クラウド

検証サーバ

入力

コンソールバッファの特定 VMMは管理 VMとユーザ VMの通信を監視してコンソールバッファのアドレスを取得従来の VMMはユーザ VM内のコンソールバッファのことを認識していなかった

ユーザ VM起動時に管理 VMからアドレスが通知される

ユーザ VM管理 VM

VMM

コンソールバッファ

通知

チェック

起動

コンソールバッファのアドレス

実験 1：情報漏洩の防止の確認 SCCryptを OpenSSHと Xenに実装

ユーザ VMへのキーボード入力を管理 VMで盗聴できないことを確認したデモ

クライアントマシン サーバマシン

マシン Linux 3.2.0.37 Xen 4.1.3　 Linux 3.2.0.36

CPU Intel Xeon E3-1270 3.40GHz Intel Core i7 870 2.93GHz

メモリ 8GB 4GB

SSH OpenSSH 6.0p1 OpenSSH 5.9p1

実験 2 ：従来システムとの性能比較

入力情報をコンソールバッファに書き込むのにかかる時間 (μs)を比較従来システム：ユーザ VMのメモリに直接書き込む時間

SCCrypt：ハイパーコールを用いて書き込む時間従来システムに比べて約 100μs増加

従来システム SCCrypt0

20406080

100120

2.3

100.7

処理時間（

μs）

関連研究 FBCrypt [Egawa et al. 2012]

VNCを用いた VMのリモート管理においてクラウド内での情報漏洩を防止

SCCryptと似ているが接続方法などが異なる VMware vSphere

VMMがネットワーク経由で VMの仮想シリアルコンソールを提供 VMMが信頼できれば入力情報は漏洩しない

VMMが攻撃を受ける危険性が高まる

まとめクラウド内でのキーボード入力情報の漏洩を防ぐシステム SCCryptを提案クライアント側で暗号化し， VMM内で復号化する

VMの仮想シリアルコンソールを安全に利用できる

今後の課題より安全性の高いストリーム暗号に変更

現在は実装の容易な単純な方式を利用仮想シリアルコンソールからの出力の暗号化