Дослідження механізму ізоляції пам’яті для підвищення безпеки віртуалізованих мережевих середовищах

Abstract

У кваліфікаційній роботі магістра досліджено проблему підвищення кібербезпеки у віртуалізованих мережевих платформах шляхом удосконалення механізмів ізоляції мережевого введення-виведення. Актуальність роботи визначається зростанням внутрішніх кіберзагроз та обмеженою ефективністю традиційних засобів захисту у середовищах з віртуалізацією. Проаналізовано архітектуру VNIO, виявлено ключові вразливості та сформовано вимоги до механізмів захисту на рівні гіпервізора. Запропоновано та реалізовано удосконалену архітектуру vSwitch-to-Hypervisor (vS2H), яка переносить частину функцій обробки пакетів до гіпервізора, підвищуючи ізоляцію між віртуальними машинами та стійкість до атак noisy-neighbor і внутрішніх атак. Проведено експериментальне оцінювання продуктивності, що підтвердило ефективність запропонованого підходу. Практичне значення роботи полягає у можливості впровадження механізму vS2H у хмарні й корпоративні інфраструктури.

In this master’s thesis, the problem of enhancing cybersecurity in virtualized network platforms is investigated through the improvement of network input/output isolation mechanisms. The relevance of the study is determined by the growing number of internal cyber threats and the limited effectiveness of traditional security measures in virtualized environments. The VNIO architecture is analyzed, key vulnerabilities are identified, and requirements for protection mechanisms at the hypervisor level are formulated. An improved vSwitch-to-Hypervisor (vS2H) architecture is proposed and implemented, transferring part of the packet processing functionality to the hypervisor, which enhances isolation between virtual machines and increases resilience to noisy-neighbor and internal attacks. Experimental performance evaluation has confirmed the effectiveness of the proposed approach. The practical significance of the work lies in the possibility of integrating the vS2H mechanism into cloud and corporate infrastructures.