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1、基于可信计算的可信认证模型研 究 李 炜 ，张仕斌 ，安 宇俊 ( 成都信息工程学院 网络工程学院，四川 成都 6 1 0 2 2 5 ) 了种基于可信计算的可信认证模型。通过计算评估当前网络用户 安全状 份的可信认证 ，保证 了网络用户接 入的安 全性 。 曩 蕊 。 鞲 臻 A Tr u s t e d Ce r t i f i c a t i o n Mo d e I L I We i ， Z H A N G S h b a s e d o n Tr u s t e d Co mp u t i n g _ b i n A N Y u j u n ( C h e n g d u U n i
2、 v e r s i y o Y m f 。 ， 御a 初 n T s c h n o l o g y , C k e n g d u S c k zi a n 6 1 0 Z 2 5 , c m a ， Ab s t r a c t ： 【 n t h e t r a d i t io n a l n e t wo r k c o n s id e r in g s e c u r it y is s u e s a b o u t u s e r a c c e s s ， t h is p a p e r p r o p o s e d a c r e d ib l e c e r t
3、i f ic m t i o n mo d e l b a s e d o n t r u s t e d c o mp u t in g T h o u g h c o mp u t in g a n d e v a lu a t i n g s e c u r it y s t a t e o f c u r r e n t n e t wo r k u s e r s， u s in g t h e c o r r e s p o n d i n g a c c e s s c o n t r o l p o l ic y， we c a n id e n t i f y t h e c
4、 r e d ib i li t y o f t h e n e t wo r k u s e r ， wh ic h e n s u r e t h e s e c u r it y o f u s e r a c c e s s Ke y wo r d s： T r u s t e d C o mp u t in g； t r u s t e d a c c e s s i n g； c o n n e c t io n a u t h e n t i c a t io n ； n e t wo r k s e c u r i t y 1引言 对于计算机安全，传统的手段如反病毒、防火 墙
5、、人侵检测等在一定程度上解决了计算机 系统的 一些安 全 问题 。但是 对于 信 息安 全敏 感 的用户 ，如 金 融 、电信 、电力 等 行业 部 门的专 用 网络 ，他 们在 物理 网络上是与外界隔离的，来 自内部的人为攻击 就成 了整个系统的主要威胁。这种情况下 ，确保接 入内网的终端可信 以及终端行为的可信就成了我们 需要解 决 的主 要 问题 。 为了解决这些问题 ，需要对每个接入的网络用 户进行可信认证，这样就 明确了接入用户当前是否 处于安全状态，并在提供服务前辨别待接入网络用 户本身是否安全可信 ，从而解决网络用户接入的安 全 可信 的认 证 问题 。 2可信计算技术介绍 计
6、算机 硬 件 最底 层 和软 件最 底 层 是整 个 安全 的 基础 。要解决计算机终端的安全问题 ，就要在源头 上抓 起 来保 证 整个 系统 的安 全 。可 信计 算 的概 念 最早由可信计算组织 ( T r u s t e d C o mp u t i n g G r o u p ， TCG) 提出，其主要思路是在 PC机的硬件平台上 2 9 l 固E 1 0 豳2 0 1 1 0 3 1 www F I S C or g c n 引入安全芯片 ( TP M ) 架构，通过该芯片所提供的 安 全特性 来提 高终 端 系统 的 安全性 】 。 可信计算平台基 于 TCG的相关规范规定 了三
7、 种可信根 ，分别是可信度量根 ( RTM) 、可信存储 根 ( RT S) 、可信报告根 ( RTR0 。其中，可信存储 根和可信报告根存 储在不可篡 改的可信平 台模块 ( T r u s t e d P l a t f o r m Mo d u l e ，T P M) 中，核心可信 度量根 ( CRTM) 存储在基本输入输出系统 ( Ba s i c I n p u t O u t p u t S y s t e m， B I O S ) 中。可信度量根是 建 立 可信 链 的重 要部件 ，是不 需要 度量 的初 始化 可 信部件 ，由该部件度量可信计算环境中的其他部件 ， 开 始信 任
8、链 的 建立 和传 递 ，在 各计 算模 块之 间实 现 信任 的传 递 。 基于可信平台模块 的可信网络接入 ( TN C) 技 术 ，最 早是 由 T C G提 出的 ，其 主 要 目的 是 通 过 使用 可 信主机 提 供 的终端 技 术 ，实现 网络 访 问控制 的协 同工 作 。TNC的 主要 思 想 是 ， 当终 端 要 访 问 网络之前，对终端的身份进行识别，对其完整性进 行检 测 以及 对其 安全 策略 进 行判 定 。对满 足安 全策 略要 求 的终端 ，允许 接入 网络 ； 否则 拒绝 接入 或进 行隔 离修 复 。 3基于可信计算的可信认证模型 本 文 所 提 出 的 可
9、 信 网 络 认 证 模 型 有 四 个 实 体 ： 接入请求者 ( Ac c e s s Re q u e s t o r ，AR) ，一般 是 PC机 、智能手机等 ； 安全策略执行者 ( Po l i c y E n f o r c e me n t Po i n t ， P E P) ，一般 是 交换机 、路 由器、防火墙等 ； 策略决策者 ( Po l i c y De c i s i O i l P o i n t ， P DP ) 和策略服务提供商 ( P o l i c y S e r v i c e P r o v i d e r ， P S P ) ，这部分是可信网络连接技
10、术体系 结构的核心部分 ，根据事先制定的安全策略 ，对请 求接入网络 的终端 系统的完整性和安全性进行评估 判 定 。另外 在 这 个认 证 模型 中还 包含 一个 隔 离 的 网 络环境，即修复网络 ( R e me d y Ne t wo r k， R N) 用 于修复不合规的接入请求者。图 1 给出了可信网络 接 人 的认证 模 型 。 图 1 可 信接 八 认 证 模 型 3 1认证模型层次结构 参照 TCG的 TNC架构规范 ，我们将模型分为 四个抽象层 ( 如图 2所示 ) ，分别为 ：网络访问层 、 完整性评估层、完整性测量层 、系统修复层。各层 的主要功能描述如下 ： ( 1
11、) 网络访 问层 ： 主要负责接入主机和服务器之 间网络连接 的建立 、数据传输通道、基本 的数据安 全等 功 能 ，为 上层 提 供 发送 与 接 收数 据 的接 口 。该 层包括网络访问请求模块、策略执行端 ( P E P) 和网 络 访 问授 权模 块 ； ( 2 ) 完整性 评估层 ： 该层根据不 同的安全策略 ， 从不同的角度去评估 A R的完整性 和安全性 ，并决 定 和 实现 相 关访 问 权 限 。该层 主 要 包括 可 信 客 户端 模块 和可 信服 务端 模块 两 部分 ； ( 3 ) 完整性测量层 ： 主要负责收集和测量与 A R 可 信性相关 的完整性 信息 ，并 将验
12、证 结果发送给 完整性评估层 。该 层主要包括 可信信 息测量模块 ( I MC) 和可信信息验证模块 ( I MV) ； ( 4 ) 系统修复层 ： 该层主要通过建议修改安全策 略 等方 式或 通过 某种 手段 使 系统恢 复 至可 信状 态 。 晰 求 饿 _舶 饿嘶 决 傲 x M l 采 臻修蛆 俘疆豫 I I 图 2 认 证 模 型 层 次 结 构 3 2接入 认证建 立过程 步 骤 0：开 始 网 络 连 接 ，网络 访 问请 求者 需 要 准备好所需要的完整性信息，交给 I MC； 步骤 1： 客户端 上的网络访 问点向策略实施 点 发 起 网络 访 问请 求 ，这 个 策 略实
13、 施 点通 常 是一 个 网 络 接入 网关 ； 步骤 2： 策略 实施点接收到连 接请求后，将访 问请求 描述 发往 网络访 问授 权者 ； 步骤 3： 假 设 授 权 被 允许 了 ， 网络 访 问授 权 者 将请求发送至上层的 TNC服务端 ； 步骤 4： T NC服务 端开 始 对客 户端 的授 权验 证 ； 步骤 5： TN C客户端告诉完整性收集器开始 了 一个新的网络连接 ，需要进行身份认证和完整性校 验 ，并获取 TP M 芯片的平台证书和 P I K证书作为 客户端的身份信息。完整性收集器返回所需信息 ； 步骤 6： TN C服 务端 接 收到 这 些信 息并 将其 交 给
14、完整 性校 验 者 ； 这 个 网络 连 接需 要 一个 完 整性 握 手协议。在这个过程中，TNC客户端和 T NC服务 端需要交换一次或多次数据 ，直到 TN C服务器端 2 0 1 1+ 0 3 圆l = = 豳 3 0 nvW nSC 0r a cD 1 满 意为止 ； 步骤 7： 当 T NC服务器完成对客户端的完整性 握 手时 ，它将 发 送消 息给 网络 访 问授权 者 ，要 求 允 许访 问 。这时 网 络访 问授 权者 若还 有 别的 安全 考虑 ， 仍然 可 以不 允许 网络访 问者 访 问 ； 步 骤 8： 网 络 访 问授 权 者 将 最 终 的 决 定 传递 给 PE
15、P ； 步骤 9： PE P根据接收到的接入决策对网络请 求发 起者 执行 允许 接入 网 络 、允 许 接入 受限 子 网或 拒绝 接入 。 3 3可信平台信任链 的建立过程 可信度量依据的是信任链传递的思想。安全计 算机 以安全 BI OS系统和 TPM 安全芯片为信任链 的信任源，与上层的客户端软件一起 ，完成整个系 统 启动和 接入认 证过程 中的信任 链的建 立过 程 。 ( 1 ) 启动计 算机 ，首先 BI OS得到响应 ，位于 BI OS中的 RTM 随之 启动 。RTM 是 不 需要 度 量 的初始化可信部件。RTM 启动后，要求开启一个 TP M 指令信号来进行初始化。TP
16、M 进行 自测。在 这个 过程 中 ，就 成功 地 完成 了 TPM 的 度量 ，保 证 了 T P M 的可 信 后 ，再执 行下一 步 的测量 。 ( 2 ) RTM 将对 B1 0S的相关模块进行度量，判 断 是否 可信 。对 BI OS度量结 束后 ，按 照 正常的启 动流程 ，BI OS要对操作 系统装载器的完整性进行 度 量 ，负责 对加 载器 代码 的 完整 性进 行度 量 ，并和 预 期 的完整性 值 进行 对 比 ，在 完整 性 没有遭 受破 坏 的情况下，操作系统装载器开始运行。 ( 3 ) RTM 对操作 系统内核模块进行度量 ，即对 所有的操作系统内核文件进行完整性度量运算，若 这些文件的完整性值和预期的值
