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Article

1 - RAPPELS SUR LE CLOUD COMPUTING

2 - PRINCIPES DE LA VIRTUALISATION

3 - MENACES EN ENVIRONNEMENT VIRTUEL

4 - MÉCANISMES POUR PROTÉGER UNE INFRASTRUCTURE VIRTUALISÉE

5 - VERS DE NOUVEAUX TYPES D'HYPERVISEURS

6 - PERSPECTIVES

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : H6035 v1

Principes de la virtualisation
Étude et avenir de la sécurité des solutions de virtualisation

Auteur(s) : Marc LACOSTE, Aurélien WAILLY

Date de publication : 10 oct. 2014

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RÉSUMÉ

L’informatique en nuage s’est imposée comme une mutation majeure des technologies de l’information en offrant ressources et services à la demande. Elle repose sur la virtualisation qui permet de s’abstraire de l’infrastructure physique.

Toutefois, la virtualisation suscite de nombreuses interrogations en termes de sécurité. Quelles sont les menaces pesant sur une infrastructure virtualisée ? De quels mécanismes dispose-t-on aujourd’hui pour se protéger contre ces menaces ? Où en est la recherche et quelles perspectives offre-t-elle pour améliorer la sécurité de ces systèmes ? 

Cet article tente de donner des éléments de réponse à ces questions à travers un tour d’horizon des défis, solutions, et directions futures concernant la sécurité de la virtualisation.

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ABSTRACT

Security of virtualization solutions- Present and future

Cloud computing has imposed itself as the latest revolution in information technologies by offering on-demand resources and services. Virtualization is a key enabler for the cloud by abstracting away the physical infrastructure.

It also raises many security concerns. What are the threats against a virtualized system? What are available counter-measures to mitigate such threats? What is the status of research today in terms of virtualization security and what are the next steps to enhance security of such systems?

This paper aims to provide answers to such questions by providing an overview of threats, challenges, solutions, and perspectives regarding virtualization security.

Auteur(s)

  • Marc LACOSTE : Expert recherche en sécurité des systèmes, Orange Labs, département de sécurité, France

  • Aurélien WAILLY : Doctorant, Orange Labs, département de sécurité, France

INTRODUCTION

L'informatique en nuage (cloud computing) semble être la mutation récente majeure des technologies de l'information dans la manière d'offrir, d'utiliser, et de gérer ressources et services informatiques. Ouvrant infrastructures et services aux tiers, la nouveauté est de les considérer comme fournis et utilisés à la demande.

Les bénéfices associés sont nombreux : réduction des coûts, meilleur passage à l'échelle... Cette vision « libre-service » repose sur le partage d'un ensemble de ressources de calcul, de communication, et de stockage. Le tout, accessible de manière sûre par des réseaux large bande, rapidement fournis et libérés en fonction des besoins. Cette flexibilité s'appuie sur la virtualisation : les ressources et les services sont séparés de l'infrastructure sous forme de machines virtuelles (VM).

Ce nouveau contexte suscite de nombreuses interrogations sur la protection des ressources, faisant de la sécurité l'un des principaux freins à l'adoption du cloud. Par exemple :

  • sur l'isolation, une infrastructure cloud étant partagée entre plusieurs locataires aux objectifs de sécurité souvent distincts ;

  • sur la disparition des frontières organisationnelles, rendant la garantie de sécurité périmétrique difficile ;

  • sur la perte de contrôle sur des applications et des données qui s'exécutent, sont transmises, ou sont stockées dans des environnements non sûrs ;

  • sur les nouvelles vulnérabilités liées à la virtualisation.

Parmi ces questions, la dernière est probablement la moins comprise :

  • quelles sont les menaces pesant sur une infrastructure virtualisée ?

  • qu'est ce qu'un hyperviseur et quelles sont les techniques existantes de virtualisation ?

  • de quels mécanismes dispose-t-on aujourd'hui pour se protéger contre ces menaces ?

  • où en est la recherche, et quelles perspectives offre-t-elle pour améliorer la sécurité de ces systèmes ?

Cet article a pour objectif de fournir des éléments de réponse à quelques unes de ces questions, sur l'influence de la virtualisation sur la sécurité.

Après quelques rappels sur les différents modèles du cloud (§ 1), nous présenterons les principes, approches, et solutions pour la virtualisation d'un système (§ 2). En se focalisant sur quelques menaces les plus critiques (§ 3), nous décrirons, ensuite, les contre-mesures disponibles dans les principaux hyperviseurs déployés, pour assurer la protection des ressources en termes de virtualisation du processeur, de la mémoire, et du réseau (§ 4). Nous décrirons les nouvelles architectures d'hyperviseur alternatives visant à renforcer leur sécurité. Par exemple, en réduisant leur taille ou leur complexité (§ 5). Enfin, nous donnerons un aperçu de l'évolution des hyperviseurs pour les années à venir (§ 6).

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KEYWORDS

security of informations systems   |   Software architecture   |   virtual machine   |   hypervisor   |   virtualization

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-h6035

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2. Principes de la virtualisation

2.1 Virtualisation : définition

L'essor du cloud computing repose largement sur les avancées en termes de technologies de virtualisation.

La virtualisation réside dans l'introduction d'une couche d'abstraction qui émule le comportement des ressources matérielles.

Elle autorise :

  • l'exécution concurrente de différents services (par exemple, systèmes d'exploitation) sur une même plate-forme matérielle (par exemple, machine physique) ;

  • l'exécution d'un même service sur des plate-formes matérielles multiples .

La plate-forme logique ainsi constituée fournit les mêmes entrées, sorties, et comportements que l'on pourrait attendre d'une plate-forme physique .

HAUT DE PAGE

2.2 Avantages

Les avantages de l'approche sont nombreux. Si, à l'origine, la couche de virtualisation permettait simplement de palier à des problèmes de certaines architectures matérielles, comme l'isolation des programmes, elle est devenue un outil indispensable aujourd'hui.

Grâce à cette approche, les développeurs peuvent émuler des architectures système peu communes afin d'y tester différents programmes. Les administrateurs peuvent réduire leur facture énergétique en agrégeant plusieurs machines (virtuelles) sur une seule machine physique. Ils peuvent aussi déployer rapidement des instances à la demande, et assurer leur étanchéité vis-à-vis des autres utilisateurs.

Exemples

• Comme...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - AZAB (A.) et al -   HyperSentry : enabling stealthy in-context measurement of hypervisor integrity.  -  ACM Conference on Computer and Communications Security (CCS) (2010).

  • (2) - BEN-YEHUDA (M.) et al -   The Turtles project : design and implementation of nested virtualization.  -  USENIX, Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI) (2010).

  • (3) - BUTT (S.), LAGAR-CAVILLA (H.), SRIVASTAVA (A.), GANAPATHY (V.) -   Self-service cloud computing.  -  ACM Conference on Computer and Communications Security (2012).

  • (4) - Cloud Security Alliance -   Cloud computing vulnerability incidents : a statistical overview  -  (2013).

  • (5) - COLP (P.) et al -   Breaking up is hard to do : security and functionality in a commodity hypervisor.  -  ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP) (2011).

  • (6) - ELHAGE (N.) -   Virtunoid :...

ANNEXES

  1. 1 Annexe

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