OpenAttestation对VM的证实

实验前

可信计算的远程证实功能使得挑战者能够判断证实平台的可信性。具体流程为挑战者向证实平台提出证实请求（称为一次挑战），证实平台在收到挑战请求后，首先与隐私签证机构（PCA）交互，PCA验证证实平台TPM的有效性，此后证实平台搜集平台摘要信息（如下图），并使用TPM的身份证明密钥（AIK）进行签名，由密码学机制确保证实信息真实地报告给挑战者，挑战者将平台信息与预期值进行比对，若一致则认为证实平台可信。

上篇文章在centos上成功搭建了vTPM的qemu-kvm环境，本篇博文在这基础上将qemu的虚拟机作为client端，额外的host作为server端，利用OpenAttestation（oat）实现的远程证实功能，对VM的可信性进行度量与报告，以判断VM的可信性。

实验环境说明

本次实验环境如下：

• oat-server: ubuntu14.04
• oat-client:
  
  • host: ubuntu15.10
  • vm: ubuntu15.10-server

其中，在使用ubuntu系统安装qemu-kvm tpm的过程中出现的找不到AES_CreateContext的错，可以通过在configure时增加–with-openssl解决。

运行IMA

在client上vm启动并能够成功看到/dev/tpm*后，首先确保用于搜集平台信息的完整性度量架构（IMA）成功运行。方法为修改/boot/grub/grub.cfg，在对应的grub启动项的linux参数后增加

ima_tcb ima_template="ima" ima_hash="sha1"

重启之后，输入

head -n 10 /sys/kernel/security/ima/ascii_runtime_measurements 

得到下图：

其中每条记录的格式为：使用的TPM寄存器编号——template摘要值——template名——文件摘要值——文件路径。IMA的详细信息见：http://sourceforge.net/p/linux-ima/wiki/Home/

配置qemu网络

qemu的网络有user mode network、tap/tun network 等几种方式，前者为默认方式，相当于vmware中的NAT，因而oat-server无法ping通vm，后者相当于vmware中的桥接模式，使得vm如同host一样接入oat-server、oat-client的局域网中，从而三者均能够ping通。为了使用tap模式，可执行以下命令：

apt-get install openvpn bridge-utils
sh /qemu/vtpm-boot.sh create-vtpm0
sh /qemu/xup tap0

注意此后输入ifconfig命令的结果应该类似：

然后开启虚拟机吧～

sh /qemu/vtpm-boot.sh qemu-start-ubuntu

其中用到的几个shell脚本文件如下：

• vtpm-boot.sh

 #!/bin/sh
SEABIOS=/root/vtpm/seabios-tpm/out
SH_UP=/qemu/xup
SH_DOWN=/qemu/xdown
case $1 in
"qemu-boot-ubuntu")
    qemu-system-x86_64 -display sdl -enable-kvm -cdrom /qemu/iso/ubuntu-15.10-server-amd64.iso \
    -m 1024 -boot d -bios $SEABIOS/bios.bin -boot menu=on -tpmdev \
    cuse-tpm,id=tpm0,path=/dev/vtpm0 \
    -device tpm-tis,tpmdev=tpm0 /qemu/image/ubuntu.img
    ;;
"qemu-start-ubuntu")
    brctl show
    qemu-system-x86_64 -display sdl -enable-kvm \
    -m 1024 -net nic,vlan=0 -net tap,vlan=0,ifname=tap0,script=no,downscript=no \
    -boot c -bios $SEABIOS/bios.bin -boot menu=on -tpmdev \
    cuse-tpm,id=tpm0,path=/dev/vtpm0 \
    -device tpm-tis,tpmdev=tpm0 /qemu/image/ubuntu.img
    ;;
"create-vtpm0")
    rm /tmp/myvtpm0
    mkdir /tmp/myvtpm0
    chown -R tss:root  /tmp/myvtpm0
    swtpm_setup --tpm-state /tmp/myvtpm0  --createek
    export TPM_PATH=/tmp/myvtpm0
    swtpm_cuse -n vtpm0 --log file=/tmp/myvtpm0/out.log
    ;;
"create-vtpm1")
        mkdir /tmp/myvtpm1
        chown -R tss:root  /tmp/myvtpm1
        swtpm_setup --tpm-state /tmp/myvtpm1  --createek
        export TPM_PATH=/tmp/myvtpm1
        swtpm_cuse -n vtpm1 --log file=/tmp/myvtpm1/out.log
        ;;

esac

• xup.sh

#!/bin/sh 
# 
# script to bring up the tun device in QEMU in bridged mode 
# first parameter is name of tap device (e.g. tap0)
#
# some constants specific to the local host - change to suit your host
#
ETH0IPADDR=192.168.173.132
MASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.173.1
BROADCAST=192.168.173.255

IFNAME=eno16777736
#
# First take eth0 down, then bring it up with IP address 0.0.0.0 
#
/sbin/ifdown $IFNAME
/sbin/ifconfig $IFNAME 0.0.0.0 promisc up
#
# Bring up the tap device (name specified as first argument, by QEMU)
#
res=`ifconfig | grep $1`

if test -z "$res"
then
    /usr/sbin/openvpn --mktun --dev $1 --user `id -un`
fi

/sbin/ifconfig $1 0.0.0.0 promisc up
#
# create the bridge between eth0 and the tap device
#
res=`ifconfig | grep br0`
if test -n "$res"
then
    /sbin/ifdown br0
    /sbin/ifconfig br0 down
    /sbin/brctl delbr br0
fi
echo "addbr br0..." $IFNAME $1
/sbin/brctl addbr br0
sleep 1
/sbin/brctl addif br0 $IFNAME
/sbin/brctl addif br0 $1
# 
# only a single bridge so loops are not possible, turn off spanning tree protocol
#
/sbin/brctl stp br0 off 
# 
# Bring up the bridge with ETH0IPADDR and add the default route 
#
echo "ifconfig br0..."
dhclient br0
#/sbin/ifconfig br0 $ETH0IPADDR netmask $MASK broadcast $BROADCAST
#/sbin/route add default gw $GATEWAY

#
# stop firewall - comment this out if you don't use Firestarter
#
# /sbin/service firestarter stop 

• xdown.sh

#!/bin/sh 
# 
# Script to bring down and delete bridge br0 when QEMU exits 
# 
# Bring down $IFNAME and br0 
#

ETH0IPADDR=192.168.173.132
MASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.173.1
BROADCAST=192.168.173.255

IFNAME=eno16777736

/sbin/ifdown $IFNAME
/sbin/ifdown br0
/sbin/ifconfig br0 down 
# 
# Delete the bridge
#
/sbin/brctl delbr br0 
# 
# bring up $IFNAME in "normal" mode 
#
/sbin/ifconfig $IFNAME -promisc
/sbin/ifup $IFNAME 
#
# delete the tap device
#
/usr/sbin/openvpn --rmtun --dev $1
#
# start firewall again
# 
# /sbin/service firestarter start 

dhclient $1
#/sbin/ifconfig $IFNAME $ETH0IPADDR netmask $MASK broadcast $BROADCAST
#/sbin/route add default gw $GATEWAY

oat的安装

OpenAttestation（OAT）是Intel实现远程证实的开放源码，下载地址为： https://github.com/OpenAttestation/OpenAttestation.git。安装步骤比较多，readme写的十分详细，这里不再赘述。实验时在14.04上安装oat-server，把上述步骤中启动的vm作为client，成功安装后能够看到：

并且每次点击refresh时相当于一次挑战，report能够看到证实平台的平台信息。