RollBack Workspace

系统设计框架

本文档主要介绍系统的模块，与功能。目前许多的功能仍然在测试当中。
Xen的通用介绍

Mini-OS and Stubdom

抗回滚监控域

环境配置 通用性

目前的构想是用一个mini kernel在Xen上面启动一个虚拟域，这个虚拟域只进行single任务，既安全监控程序。

目前mini-os所支持的库仍然较少，polarssl gmp tpmemu libxc xenstore。
实验所用的LibVMI需要使用Gnome lib，Glib需要使用pthread库，然而这个库mini-os是不支持的，无法安装。

在xen-devel mail-list[1]当中得到答案：
- 使用rump kernels[2]进行替换mini-os
- 由于libVMI其实只是使用Glist部分也不需要其他的库，将GLib进行简化编译然后添加库。
- 对mini-os的构建进行优化，使用GNU libc库替换原有的redhat newlibc 库，加入POSIX pthread头文件。

由于系统是要做到支持通用的解决方案，如果只是采用mini kernel那么很难做到通用
采用rump kernel当作mini-os进行处理，简化内核，提供足够的底层支撑环境。

快照与回滚

目前的mini-os这一系列的配置并不支持suspend操作，由于回滚的前提是拥有快照，无法挂起也无法拍摄快照。

任务

mini-os无法进行suspend，可能是由于mini-os内部没有实现suspend相关的系统调用或者是超级调用。这一点需要对xl库的实现过程进行了解后才能进行相应的代码修改。

ifeq ($(CONFIG_LIBXC_MINIOS),y)
# Save/restore of a domain is currently incompatible with a stubdom environment
override CONFIG_MIGRATE := n
endif

• 完成对mini-os中的系统调用的添加，如果使用rump kernel那么可能这一部分将会被省略。
• 对mini-os的功能进行进一步的分析。主要统计mini-os的能力统计。

LibVMI on Mini-os & Recording

由于系统设计的时候回滚之后的恢复日志记录是由LibVMI进行完成的。
由于mini-os内核较小，内核变量也都能够从源码获得。

• 通过libVMI获得在mini-os中运行的监控程序的状态变化，由于mini-os所占用的内存较小，这个部分也不会药费太大的性能。
• 目前没有对mini-os进行深入的分析还不知道该分析那些内核变量，以及分析的手段是什么。
• 如果采用了rump kernel那么这一部分可能和之前的普通虚拟机域introspection一样的进行处理。
• 通过监控xen memory event进行内存自省，记录内存事件，我们并不需要翻译这些事件，只需要判断事件是否需要恢复
• 判断敏感事件，需要对敏感事件给出定义。将敏感事件的状态封装入PCR，在重放的时候进行解封。
• 规范recording的日志格式，如何恢复

抗回滚数据域

本模块的设计初衷是为了对无法被libvmi监控到的数据流进行监控，以及提供类似版本控制之类的功能。并且提供对敏感数据的处理。

• 通过对Xen设备驱动的插入时间记录模块，记录模块将会对相关的数据进行记录，在回滚数据域的时候将会针对状态丢失的情况进行恢复。
• 回滚的时候可以对磁盘进行回滚，也可以不对磁盘进行回滚。如果不对磁盘进行回滚那么这一部分可以做成单独的一个模块。
• 敏感的数据也将会将状态扩展如PCR，重放的时候进行解封。
• 根据数据类型以及特性的不同，处理的方法也各异，是否可以构建一个存储的接口对不同处理的数据，存放如不同的区域，统一规划？（例如，密钥这样的数据，可能要求合并，恢复也可能要求删除，然而普通数据就可能不会这样复杂的操作。）

恢复 Replay

这一部分主要是为了弥补丢失的状态以及数据。这一部分

• 内存的状态主要是以libvmi为基础，对内存进行写操作。
• 数据存储区域的恢复，主要是通过构建类似的数据读写请求，通过Xen的设备存储接口进行恢复。
• 对于如何恢复，恢复到什么样的程度。需要建立一个分析工具进行处理。设计一个算法。消除回滚造成的状态丢失问题。
• 对于敏感事件的恢复都需要验证PCR值,在验证正常的情况下对数值进行释放。不正常的情况如何处理现在还没有细想。

对于rvTPM的扩展

考虑原有的rvTPM是否需要进行扩充，满足现有的使用需求。

• 新增额外的PCR进行绑定记录时间。类似于单步扩展的操作帮助提升rvTPM的功能。
• rvTPM自身的存储能否移植到抗回滚数据域中，进行回滚攻击保护。