15.4.1 可信计算技术原理

2025-06-26 05:38:59 更新

(一)可信计算发展史

  1. 20世纪70年代初期,James P.Anderson提出了可信系统(Trusted System)概念。早期可信研究主要集中于操作系统安全机制和容错计算(Fault-Tolerant Computing)。
  2. 1999年10月,由Intel、Compaq、HP、IBM和Microsoft发起成立了“可信计算平台联盟”(Trusted Computing Platform Alliance,TCPA),致力于促成新一代具有安全、信任能力的硬件运算平台。
  3. 2003年TCPA改组为“可信计算组织”(Trusted Computing Group,TCG)。

(二)TCG可信计算系列标准

(1)内容

  1. Trusted Platform Module(TPM)标准
  2. TCG Trusted Network Connect(TNC)标准

(2)目的

TCG试图构建一个可信计算体系结构,从硬件、BIOS、操作系统等各个层次上增强计算系统平台可信性;

TCG拟建立以安全芯片(TPM)为信任根的完整性度量机制,使计算系统平台运行对可鉴别组件完整性,防止篡改计算组件运行。

(三)技术原理

(1)过程

信任根信任链,从信任根开始到硬件平台,到操作系统,再到应用,一级认证一级,一级信任一级,进而扩展到整个计算机系统,从而确保整个计算机系统可信。

(2)可信计算机系统构成

可信根、可信硬件平台、可信操作系统、可信应用系统

(四)可信计算平台信任根


TPM子根

组成

1

可信度量根RTM

软件模块

2

可信存储根RTS

TPM芯片+存储根密钥SRK

3

可信报告根RTR

TPM芯片+根密钥EK

(五)国产可信计算平台

可信计算密码支撑平台以密码技术为基础,实现平台自身完整性、身份可信性和数据安全性等安全功能。

平台构成:可信密码模块(TCM)+TCM服务模块(TSM)

(六)可信密码模块(TCM)

(1)作用

可信计算密码支撑平台必备关键基础部件,提供独立密码算法支撑。

(2)组成

TCM是硬件和固件集合,采用独立封装形式,或IP核方式和其他类型芯片集成方式。

(3)部分功能用途


模块

功能

1

I/O

TCM的输入输出硬件接口

2

SMS4引擎

执行SMS4对称密码运算

3

SM2引擎

产生SM2密钥对和执行SM2加/解密、签名运算

4

SM3引擎

执行杂凑运算

5

随机数产生器

生成随机数

6

HMAC引擎

基于SM3引擎来计算消息认证码

7

执行引擎

TCM的运算执行单元

8

非易失性存储器

存储永久数据

9

易失性存储器

存储TCM运行时的临时数据