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1、1 TRUSTEDCOMPUTINGTPMTRUSTEDBOOT 2 Outline 可信平台的基本特性可信计算平台的基本体系可信平台模块 TPM 部件软件接口和服务TCG编程接口TrustedBoot 3 TrustedComputing Anobjectistrustedifandonlyifitoperatesasexpected Anobjectistrustworthyifandonlyifitisproventooperateasexpected 4 TCGArchitecture 5 Agenda 可信平台的基本特性可信计算平台的基本体系可信平台模块 TPM 部件软件接口和服务T
2、CG编程接口TrustedBoot 6 FundamentalTrustedPlatformFeatures ProtectedCapabilitiesAttestationIntegrityMeasurement StorageandReporting 7 保护能力 ProtectedCapability 保护区域 可信平台模块中存放敏感信息的存储区 如平台配置寄存器 PCR 保护能力 可信平台模块提供的可以对保护区域进行访问的功能 以命令的形式提供 即TPM命令 8 对外证明 Attestation Cont TPM的身份标识真实身份 唯一地标识一个确定的TPM的一对密钥 真实身份密钥 E
3、K EK公钥 EK私钥工作身份 与某个TPM的EK关联的一对密钥 工作身份密钥 AIK AIK公钥 AIK私钥 9 对外证明 Attestation 对平台进行的证明可信的第三方告诉外部实体 该平台与一个确定的TPM相关联 你可以相信它提供的完整性度量报告 由平台进行的证明平台告诉外部实体 某某完整性度量结果是我提供的 用平台上的TPM的AIK对PCR寄存器的值进行签名 10 完整性度量 完整性度量 获取影响平台完整性 可信性 的平台特性的度量值 并把该度量值的摘要存放到PCR中 被度量的值 程序代码或内嵌数据的表示度量产生的摘要 被度量的值的哈希值 11 完整性存储和报告 PCR寄存器保存度
4、量产生的摘要的方法PCR n SHA1 PCR n M data 对外证明记录在PCR中的度量结果 12 Agenda 可信平台的基本特性可信计算平台的基本体系可信平台模块 TPM 部件软件接口和服务TCG编程接口TrustedBoot 13 可信计算平台的信任根 14 RTM RTM是一个可靠地进行完整性度量的计算引擎 以CRTM corerootoftrustformeasurement 为度量根 CRTM是系统启动后执行的第一段代码 它初始化系统启动后的执行顺序 执行最初的可信度量 然后引导TPM开始工作 CRTM是平台执行RTM时的执行代码 一般存储在BIOS中 15 RTS RTS是
5、一个准确的记录完整度量的摘要值和顺序计算引擎 它将完整性度量保存在日志中 将它们的散列值保存在PCR中 PCR RTMactasRTS 16 RTR RTR是一个可信的实体来精确和正确的报告信息 使用PCR和RSA以不可伪造的方式向外界报告平台状态 EK TPMactasRTR 17 TrustedBuildingBlocks TBB 可信构件块 TBB 平台中必须纳入到信任根之中的部件 处于保护区域和保护能力的范围之外 TheCRTM ConnectionoftheCRTMstoragetoamotherboard TheconnectionoftheTPMtoamotherboardmec
6、hanismsfordeterminingPhysicalPresence 18 ExampleofaTBB 19 信任边界 TheTrustBoundary TBB和根信任的组合形成了一个可信边界在该范围内 可以完成对平台的最小配置的完整性的度量 存储和报告信任边界的扩充把通过度量的组件纳入到信任范围之中 20 信任链 TransitiveTrust 21 建立过程 可信计算平台将BIOS引导块作为完整性度量可信根 TPM作为完整性报告可信根 从平台加电开始 BIOS的引导模块度量BIOS的完整性值并将该值存储在TPM上 同时在自己可写的那块内存中记录日志 接着BIOS度量硬件和ROMS 将
7、度量得到的完整性值存在TPM中 在内存中记日志 接着OSLoader度量OS OS度量应用和新的OS组件 当操作系统启动后 由用户决定是否继续信任这个平台系统 这样一个信任链的建立过程保证了系统平台的可信性 22 完整性测量 IntegrityMeasurement measurementeventsmeasuredvalues arepresentationofembeddeddataorprogramcodemeasurementdigests ahashofmeasuredvaluesstorageThemeasurementdigestisstoredintheTPMusingRTRa
8、ndRTSfunctionality measuredvaluesmaybestoredinStoredMeasurementLog 23 StoredMeasurementLog SML SML记录了摘要值的序列 TPM将这些摘要值保存在相应的PCR updatestoaPCRPCR n SHA 1 PCR n measureddata SMLdoesnotresideintheTPM 24 procedure 25 MeasurementonLinux AnexamplefromaLinuxbasedimplementationoftrustedcomputing 26 LinuxAppl
9、icationMeasurements 27 IntegrityReportingProtocol 28 协议说明 请求方发出获取一个或多个PCR寄存器值的请求 平台上的度量机制采集SML记录信息 度量机制从TPM中获取PCR寄存器的值 TPM用AIK对PCR寄存器的值进行签名 平台的度量机制采集与TPM关联的凭证 并把SML记录信息 凭证和经过签名的PCR寄存器的值提供给请求方 请求方验证请求的响应结果 它计算度量产生的摘要 将其与PCR寄存器的值进行对比 并评估平台的凭证 检查签名信息 29 信息交换保护功能 1 绑定 Binding 发送方用接收方的公钥对信息进行加密设实体ES拟把信息M
10、发送给实体ER ER的公钥和私钥分别是KPUB ER和KPRI ER 用KPUB ER对M进行加密得到KPUB ER M 就相当于把M和ER绑定在一起 因为只有用KPRI ER才能对KPUB ER M 进行解密 而只有ER才拥有PPRI ER 如果实体ER是一个TPM 则以上绑定就是把信息M绑定到特定的TPM上 30 信息交换保护功能 2 签名 Signing 计算被签名的数据的哈希值 并用私钥对该哈希值进行加密设实体ES的公钥和私钥分别为KPUB ES和KPRI ES ES对信息M进行签名的方法是 首先计算M的哈希值H M 然后用KPRI ES对该哈希值进行加密 得到的结果 H M KPRI
11、 ES就称为ES对M的签名如果实体ES是一个TPM 则以上签名就是特定的TPM对信息M的签名 31 信息交换保护功能 3 封装 Sealing 选择一组PCR寄存器的值 用一个公钥对该组PCR寄存器的值和一个对称密钥进行加密 然后用该对称密钥对待封装的信息进行加密 32 ProcedureforSealing Unsealing 33 信息交换保护功能 4 封装的签名 Sealed Signing 先把一组特定的PCR寄存器的值组合到待签名的信息之中 再进行签名 34 密钥和数据的存储保护方法 35 Comments Cont TPM中的RTS负责保护存储在TPM中的信息的安全 特别是保护TP
12、M生成的密钥的安全 TPM中的存储空间非常有限 存放不下多少密钥 大量的密钥只能存放在TPM外的存储介质中 TPM中存放密钥的存储区称为密钥槽 TPM外的存储介质中存放密钥的存储区称为密钥槽的缓存 简称密钥缓存 36 Comments TPM外称为KCM的软件负责密钥缓存的管理 管理密钥在TPM与缓存之间的传送存储保护服务除了保护密钥以外 也可以保护数据 如果实体E无法识别数据D 则对于实体E而言 D属于不透明数据 受保护的信息 包括密钥和数据 从TPM内传送到TPM外之前 需要进行加密 SRK是用于进行这样的加密的根密钥 在为TPM建立属主的过程中 可以创建SRK 如果为TPM创建新的SRK
13、 那么由原来的SRK加密的信息就难以再解密了 37 密钥属性 可迁移在一个TPM中生成的密钥可以传送到另一个TPM中使用 不可迁移在一个TPM中生成的密钥只限在该TPM中使用 38 密钥类型 1 SigningkeysSigningkeysareasymmetricgeneralpurposekeysusedtosignapplicationdataandmessages Signingkeyscanbemigratableornon migratable StoragekeysStoragekeysareasymmetricgeneralpurposekeysusedtoencryptdat
14、aorotherkeys Storagekeysareusedforwrappingkeysanddatamanagedexternally 39 密钥类型 2 IdentityKeysIdentityKeys a k a AIKkeys arenon migratablesigningkeysthatareexclusivelyusedtosigndataoriginatedbytheTPMEndorsementKeyEndorsementKey EK isanon migratabledecryptionkeyfortheplatform Itisusedtodecryptowneraut
15、horizationdataatthetimeaplatformownerisestablishedandtodecryptmessagesassociatedwithAIKcreation 40 密钥类型 3 BindkeysBindkeysmaybeusedtoencryptsmallamountsofdata suchasasymmetrickey ononeplatformanddecryptitonanotherLegacyKeysLegacyKeysarekeyscreatedoutsidetheTPM TheyareimportedtotheTPMafterwhichmaybeu
16、sedforsigningandencryptionoperations Theyarebydefinitionmigratable AuthenticationKeysAuthenticationKeysaresymmetrickeysusedtoprotecttransportsessionsinvolvingtheTPM 41 LoadingTPMKeys 1 42 LoadingTPMKeys 2 43 LoadingTPMKeys 3 44 LoadingTPMKeys 4 45 Agenda 可信平台的基本特性可信计算平台的基本体系可信平台模块 TPM 部件软件接口和服务TCG编程接口TrustedBoot 46 TPM组件体系结构 47 Comments 输入 输出组件 对通信总线上的信息流进行管理非易失性存储器 存放真实身份密钥 EK 存储根密钥 SRK 属主的授权数据和永久的标记 PCR寄存器 供操作系统和应用软件使用工作身份密钥 AIK 永久型密钥 存放在TPM之外程序代码 对平台设备进行完整性度量的固件 是度量的核心信任根 CRTM 随机数生成器 生成密钥 创建即
