二十分钟可信计算科普

北京工业大学计算机学院

可信计算北京市重点实验室胡俊二十分钟可信计算科普*可信计算北京市重点实验室*平安机制自身的平安问题上世纪八十年代的TCSEC标准将系统中所有平安机制的总和定义为可信计算基〔TCB)TCB的要求：独立的，具有抗篡改性不可旁路最小化以便于分析和测试问题：当平安机制分布在系统的各个位置时，如何保证TCB的要求能够满足？可信计算的缘起*可信计算北京市重点实验室*可信计算的核心概念：可信根和可信链可信环境必须有一个基于密码学和物理保护的可靠的信任源头，这一信任源头就是系统的可信根〔TPM/TCM或者TPCM)。系统中的可信元件〔平安机制〕，其可信性应通过从这一可信根出发，经过一环套一环的可信传递过程来保障其可信性。系统的可信计算基中所有元件应构成一个完整的可信链条，以确保整个可信计算基的可信性。可信计算的解决思路*可信计算北京市重点实验室*可信报告可信存储可信度量可信计算的关键技术*可信计算北京市重点实验室*可信报告根本原理TPM/TCM背书密钥〔EK〕背书密钥的公钥平台身份密钥〔AIK〕平台身份证书(含CA签名以及AIK公钥〕证书认证中心可信报告可信报告签名验证*可信计算北京市重点实验室*可信报告实施方式本地可信计算平台TPM/TCM背书密钥〔EK〕平台身份密钥〔AIK〕平台可信度量效劳证书认证中心EK私钥存放于可信报告根中，公钥证书公开，但并不直接用于认证AIK由EK和证书认证中心联合生成，用以认证平台的身份可信策略效劳中心远程可信计算平台证书认证中心为可信计算平台可信策略效劳中心提供证书支持远程可信计算平台接收发来的可信报告，并根据可信策略效劳中心获取的度量基准值验证本地可信计算平台的可信性平台可信度量效劳度量平台可信性，并将度量结果发送给可信根，生成可信报揭发送给远程可信计算平台*可信计算北京市重点实验室*可信存储根本原理TPM/TCM存储根密钥〔SRK〕存储密钥保密数据加密存储密钥存储密钥密钥策略存储密钥存储密钥加密存储密钥包解密密钥导入/导出*可信计算北京市重点实验室*可信存储实施方式存储根密钥〔SRK〕平台身份密钥〔AIK〕不可迁移存储密钥平台迁移密钥用户可迁移存储密钥用户不可迁移存储密钥用户签名密钥用户绑定密钥存储根密钥存放于可信根中，永远不TPM传播密钥向外界暴露内容存储根密钥保护用于可信报告的平台身份密钥不可迁移存储密钥与平台绑定，仅能在本机执行，管理本机环境下的用户签名密钥和用户绑定密钥平台迁移密钥可通过密码协议实现存储密钥在可信计算平台间的迁移，以实现平台间的平安数据交换*可信计算北京市重点实验室*可信度量根本原理TPM/TCMPCR存放器平安机制写入平安机制读取可信基准库验证PCR写入原理PCR旧值写入值哈希算法PCR新值验证写入值1写入值2写入值3写入值n...写入值序列*可信计算北京市重点实验室*可信度量实施方式可信度量根可信存储根可信报告根可信根BIOSBIOS度量阶段OSLoader度量阶段OS

度量阶段OSLoader可信基准值OSLoaderOS应用可信芯片度量阶段可信链条度量值度量值度量值OS可信基准值系统从可信根开始，首先进行BIOS的可信度量，度量通过后启动BIOSBIOS度量OSLoader，度量通过后将控制权移交OSLoader度量OS启动过程，度量通过后执行OS启动流程*可信计算北京市重点实验室*被动可信计算体系：TCG可信可信机制由平安机制调用，被动地提供效劳所有经可信认证的系统元件构成一个生态圈，排除所有未经认证的元件和修改件主动可信计算体系：我国的可信计算标准体系可信机制自成系统，主动监控系统并提供可信效劳可信的标准由平安管理者自行制定，可信机制验证系统是否符合平安管理者所制定的标准两种可信计算体系*可信计算北京市重点实验室*TCG的被动可信机制例如运行态安全机制安全控制安全控制安全决策安全决策安全监视安全监视操作系统平安架构操作系统安全服务模块第三方安全服务模块平台可信服务模块可信软件栈并发访问数据流封装对象管理可信服务提供者（TSP)接口初始平安机制证书判决机制操作系统平安效劳接口会话管理证书发放者〔微软〕嵌入式可信机制嵌入式可信机制可信根*可信计算北京市重点实验室*TCG的可信是“保证可信”通过一个信任领域的“上帝”来保证共同的可信观。可信与不可信的界限之间泾渭清楚。用户被动接收可信的结论，没有自主选择权。“内鬼”会污染整个可信体系TCG可信Tips*可信计算北京市重点实验室*TCG可信二元化的可信认证方式，不能处理现代信息系统的复杂信任关系TCG可信被动式的可信调用模式，无法现代信息系统灵活多变的应用运行模式。为什么TCG可信不适应现代信息系统？*可信计算北京市重点实验室*主动可信机制例如可信硬件平台运行态安全机制运行态安全机制运行态安全机制安全服务评估方安全服务评估方安全决策安全决策底层安全监控机制安全机制组件初始平安机制可信平台控制模块安全服务测评方安全服务提供商安全管理中心策略模板测评结果实施策略安全管理程序实施策略实施策略用户平安需求可信协作中间件可信调度策略传递纵深防御平安扩展可信基础软件可信审计程序实施策略实施策略审计报告TCM可信硬件可信机制组件可信机制组件可信机制组件*可信计算北京市重点实验室*主动可信机制可以实现多元化的复杂可信管理与协作，能适应复杂信任模型的需求主动可信机制能够实现平安机制的按需调度配置，能适应多种软件定义的应用运行模式主动可信机制可以独立于已有架构实现，既可保证系统的兼容性，又便于实现平安的自主自控主动可信机制适用于现代信息系统*可信计算北京市重点实验室*在信息系统中，不需要，也不应该有一个信任上的“上帝”电子空间的信任体系，应当是现实信任关系在信息系统中的映射。