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

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にアクセスユーザ VM インターネット VM 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ネットワークユーザ VM 管理VM ユーザPC ログイン SSH クライアント SSHサーバ仮想シリアルコンソール

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ネットワークユーザ VM 管理VM ユーザPC ログイン SSH クライアント SSHサーバ仮想シリアルコンソール

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サーバまでクラウドユーザユーザ VM SSH クライアント管理VM パスワード SSHサーバ仮想シリアルコンソールキーボード入力パスワード漏洩攻撃者

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ユーザクラウド SSH クライアント管理VM ユーザVM SSHサーバ暗号化仮想シリアルコンソール復号化キーボード入力 VMM

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 % sudoxm console 1 password: ********

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@hostsudoxm console vm1 クラウド非暗号化 SSH クライアントユーザVM 管理VM xmconsole 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クラウド管理VM ユーザVM SSHサーバ入力コンソールバッファ書き込み検証サーバハイパーコール VMM 書き込み復号化

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起動管理VM 通知ユーザVM コンソールバッファのアドレスコンソールバッファチェック VMM

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

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

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

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