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

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