[论文解读] Maat: A Platform Service for Measurement and Attestation

John Pendergrass, Sarah C. Helble+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2017

Security and Verification in Computing参考文献 14被引用 5

一句话总结

Maat 是一个集中化、基于策略的平台服务，用于软件完整性度量与证明（M&A），可在各种系统中实现灵活、安全且互操作的信任决策。它通过统一的 API 根据信任策略选择度量工具和证明协议，已在企业、云环境和物联网（IoT）环境中得到验证，并与 PAM、NAC 和 IPsec 集成。

ABSTRACT

Software integrity measurement and attestation (M&A) are critical technologies for evaluating the trustworthiness of software platforms. To best support these technologies, next generation systems must provide a centralized service for securely selecting, collecting, and evaluating integrity measurements. Centralization of M&A avoids duplication, minimizes security risks to the system, and ensures correct ad- ministration of integrity policies and systems. This paper details the desirable features and properties of such a system, and introduces Maat, a prototype implementation of an M&A service that meets these properties. Maat is a platform service that provides a centralized policy-driven framework for determining which measurement tools and protocols to use to meet the needs of a given integrity evaluation. Maat simplifies the task of integrating integrity measurements into a range of larger trust decisions such as authentication, network access control, or delegated computations.

研究动机与目标

• 解决异构系统间完整性度量与证明（M&A）缺乏集中化、标准化框架的问题。
• 通过将 M&A 操作整合到单一、基于策略管理的服务中，减少重复和安全风险。
• 实现根据特定信任场景灵活、基于策略地选择度量工具和证明协议。
• 支持将 M&A 集成到更广泛的信任工作流中，如身份认证、网络访问控制和委托计算。
• 促进在多样化平台（包括高能力系统和资源受限的物联网设备）之间实现安全、互操作的信任决策。

提出的方法

• 设计一个集中化的 M&A 服务，采用基于策略的框架来选择度量代理和证明协议。
• 实现标准化 API，暴露度量能力，并在请求方与目标方之间协商证据需求。
• 通过模块化组件设计支持多种架构布局（例如本地、分布式、隔离式）。
• 使用注册机制定义度量和证明组件的能力及信任策略。
• 基于策略实现协商机制，其中请求方指定所需证据，目标方可控制证据释放条件。
• 在生产环境中部署 Maat，包括与 PAM、NAC、IPsec 和物联网平台的集成，以验证其在实际场景中的适用性。

实验结果

研究问题

• RQ1 集中化、基于策略的框架如何提升在多样化系统中完整性度量与证明的管理与安全性？
• RQ2 哪些架构与协议设计选择能够实现异构平台间灵活、安全且互操作的 M&A？
• RQ3 如何有效将 M&A 集成到现有的信任工作流（如身份认证和网络访问控制）中？
• RQ4 在分布式信任模型中，支持多域证明面临哪些挑战，如何应对？
• RQ5 如何在不牺牲安全性或表达能力的前提下，将 M&A 服务适配于资源受限的环境（如物联网设备）？

主要发现

• Maat 成功实现了基于策略的度量工具与证明协议选择，减少了管理开销，并提升了信任决策的一致性。
• 该框架已在生产环境中得到验证，包括与 PAM 用于身份认证、NAC 用于网络访问控制、IPsec 用于安全通信的集成。
• Maat 通过轻量级、微型化的实例支持高能力系统和资源受限的物联网设备，同时保持接口兼容性。
• 该系统实现了安全的协商式证据交换，目标方可根据策略控制信息披露，实现信任与隐私的平衡。
• Maat 的架构支持多域证明，但关于策略存储、度量顺序和证据组合的进一步研究仍有必要。
• 原型展示了在实际部署中的可行性与灵活性，为未来的研究和生产级 M&A 服务奠定了基础。