Auslagerung (Outsourcing) von Geschäftsprozessen ist ein heißes Thema geworden, sowohl in der akademischen Forschung als auch in der Industrie. Dies ist wegen der Vorteile, die das Outsourcing mit sich bringt, wie z.B. Kostenreduzierung, Fokussierung auf das Kerngeschäft und die Möglichkeit von modernen Zahlungsmodellen zu profitieren, wie z.B. das Pay-per-Use-Modell.

Leider ist das Outsourcing zu nicht notwendigerweise vertrauenswürdigen Hosting-Platform erfordert viel Vertrauen. Kunden brauchen die Gewissheit, dass der beabsichtigte Code nicht nur geladen und ausgeführt wird, sondern auch dass sich der Code zur Laufzeit richtig und wie gewünscht verhält.

Das heißt, Techniken aus der Trusted Computing die angewendet werden, um Beweise über die Ausführung bestimmer Programme zu erstellen und zu einem Herrausforderer auszuliefern, sind nicht ausreichend. Viel mehr sind Herrausforderer daran interessiert, Missverhalten eines ausgelagerten Programms zu entdecken und entsprechend zu reagieren.

Ein weiteres relevantes Thema ist die Bereitstellung eines Laufzeit-sicheren Speichers, der zum Speichern von gesammelten Beweisdaten verwendet wird. Eine solche sichere Datenspeicherung wird bereitgestellt durch das Trusted Platform Module (TPM). In Outsourcing-Szenarien, in denen Virtualisierungstechnologien zum Einsatz kommen, werden virtuelle TPMs (vTPMs) benutzt um die Funktionalitäten eines wirklichen TPMs in virtualisierten Umgebungen zur Verfügung zu stellen. Jedoch haben Forscher einige Nachteile und Grenzen der Verwendung von TPM identifiziert. Zu diesen Problemen zählen Privatsphäre und Wartbarkeit Probleme, Probleme mit der Sealing-Funktionalität sowie der hohe Kommunikation und Management-Aufwand. Auf der anderen Seite, TPM- Virtualisierung, insbesondere Virtualisierung von PCRs (Plattform Configuration Register), stoßt gegen einen der wichtigsten Grundsätze der Trusted Computing, nämlich die Notwendigkeit für eine hardware-basierte sichere Aufbewahrung von Daten.

In dieser Arbeit präsentieren wir unterschiedliche Ansätze und Architekturen, die verwendet werden können, um die durch die oben genannten Probleme entstehenden Nachteile zu mildern. Im ersten Teil dieser Arbeit präsentieren wir einen Ansatz namens Behavior Compliance Control (BCC), die verschiedene Ansätze und Architekturen beinhaltet, die beschreiben, wie das Verhalten der ausgelagerten Berechnungen erfasst und gesteuert wird, sowie die Möglichkeit zur Beurteilung über die Übereinstimmung des registrierten Verhaltens mit einem vertrauenswürdigen Verhaltensmodell. Genauer, wir präsentieren Ansätze für zwei Abstraktionsebenen, einen auf eine Programm-Code-Ebene und einen anderen auf der Ebene der abstrakten ausführbaren Geschäftsprozesse.

Im zweiten Teil dieser Arbeit präsentieren wir unsere entwickelten Lösungen zu den oben genannten Problemen von TPMs und vTPMs. Wir haben festgestellt, dass die Verwendung von SHA-1 Hashfunktion zur Messung von Systemkomponenten zur Wartung von langen Listen von vertrauenswürdigen Software führt. Viel mehr wird die genaue Zusammensetzung der Konfiguration der Hosting-Platform bei der Ausführung vom Prozess der Remote Attestation bekanntgegeben. So zeigt unser Ansatz wie die Verwendung von Chamaleon Hashfunktionen es erlaubt, die Auswirkungen dieser beiden Probleme zu mildern. Auf der anderen Seite, um die Sicherheit der vTPMs zu erhöhen, zeigen wir in einem anderen Ansatz, wie die Stärke der Hardware-basierten Sicherheit für virtuelle PCRs durch Bindung ihrer Werte an die entsprechenden Hardware-PCRs zurückgewonnen werden kann. Wir entwickelten zwei Ansätze um eine solche Bindung zu realisieren; im ersten Ansatz verwenden wir binäre Hash-Bäume, während wir im zweiten Ansatz das inkrementelle Hashing nutzten.

Außerdem haben wir die vorgeschlagenen Ansätze prototypisch implementiert, um ihre Machbarkeit und Wirkung in der Praxis zu evaluieren. Darüber hinaus präsentieren wir eine empirische Bewertung der relativen Wirksamkeit der verschiedenen Verhaltens-Abstraktionen von BCC, die wir basierend auf reale Anwendungen erstellt haben. Insbesondere untersuchten wir die Machbarkeit, die Wirksamkeit, die Skalierbarkeit und Effizienz des BCC-Ansatzes. Zu diesem Zweck haben wir uns zwei Arten von Anwendungen ausgesucht, ein Web-basiertes und eine Desktop-Anwendung, auf die wir verschiedene Angriffe durchgefürt haben, wie z.B., Eingabe von bösartigen Inhalten und SQL-Injection-Angriffe. Die Ergebnisse zeigen, dass solche Angriffe mit Hilfe unseres Ansatzes erkannt werden können, so dass mehr Schutz gegen sie erreicht werden kann.