可信计算技术标准课件.ppt
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1、可信计算技术、标准与应用可信计算技术、标准与应用吴秋新吴秋新中国可信计算工作组中国可信计算工作组2010年年9月月17日日中国可信计算中国可信计算 缔造安全价值缔造安全价值内容提纲内容提纲l可信计算概念与技术原理可信计算概念与技术原理l自主可信计算标准体系自主可信计算标准体系l可信计算产业与应用可信计算产业与应用l自主可信计算产业未来发展自主可信计算产业未来发展内容提纲内容提纲l可信计算概念与技术原理可信计算概念与技术原理l自主可信计算标准体系自主可信计算标准体系l可信计算产业与应用可信计算产业与应用l自主可信计算产业未来发展自主可信计算产业未来发展Page 4可信可信客观特征主观特征机器判断
2、人判断包含包含适用适用适用适用描述实体的一种描述实体的一种属性特征属性特征定义定义依据客观特征,依据客观特征,适应机器判断适应机器判断计算可信性计算可信性 ISO/IEC(1999) :定义定义可信可信为参与计算的组件、操作或过程在任意条件下为参与计算的组件、操作或过程在任意条件下是可预测的是可预测的,并能抵御病毒和一定程度并能抵御病毒和一定程度的物理干扰;的物理干扰; TCG(Trusted Computing Group) (2002):用实体行为的预期性来定义可信用实体行为的预期性来定义可信,一,一个个实体实体是是可信可信的的,如果如果它的行为它的行为总总是是以预期的方式,朝着预期的目标
3、以预期的方式,朝着预期的目标; IEEE:可信可信是指计算机系统所提供的是指计算机系统所提供的服务服务是是可论证其是可信赖的可论证其是可信赖的,这里可信赖主要指系统的可靠性和可用性,这里可信赖主要指系统的可靠性和可用性; 中国学者:可信计算系统是能够提供系统的中国学者:可信计算系统是能够提供系统的可靠性可靠性/可用性、信息和行为安全性可用性、信息和行为安全性的计算机系统,可信包括许多的计算机系统,可信包括许多方面,如正确性、可靠性、安全性、可用性、效率等,但安全性和可靠性是现阶段可信最主要两方面,简称方面,如正确性、可靠性、安全性、可用性、效率等,但安全性和可靠性是现阶段可信最主要两方面,简称
4、可可信信=可靠可靠 + 安全安全可信计算可信计算 先先在计算机系统中建立一个信任根在计算机系统中建立一个信任根( (基基) ),信任根可信性由物理安,信任根可信性由物理安全、技术安全与管理安全共同确保全、技术安全与管理安全共同确保; 再建立一条信任链再建立一条信任链,从信任根开始从信任根开始,到硬件平台到硬件平台,到操作系统到操作系统,再到应用再到应用,一级一级度度量认证一级量认证一级,一级信任一级一级信任一级,把这种信任扩展到把这种信任扩展到整个计算机系统整个计算机系统。基本基本思想思想计算机计算机 硬件硬件系统系统( (主板主板) )计算机计算机 软件系统软件系统运行时运行时建立建立 可信
5、链可信链标识平台标识平台身份身份保护保护 密钥密钥加电加电BIOSBIOS自检自检主引导区主引导区 可信密码模块可信密码模块OSOS装载器装载器OSOS内核内核可信可信服务服务及可及可信应信应用用认证控制模块认证控制模块密码处理模块密码处理模块可信链模块内产生一对密钥模块内产生一对密钥权威签发数字证书权威签发数字证书表征平台可信身份表征平台可信身份保护数据的密钥保护数据的密钥密封密封在密码模块内在密码模块内抵御病抵御病毒攻击毒攻击识别假识别假冒平台冒平台盗取密钥不可行盗取密钥不可行;受保护数据拷不走受保护数据拷不走;可信密码模块可信密码模块嵌入解决当前核解决当前核心安全问题心安全问题Page
6、5BootLoader 自检自检 OS内核内核 OS Init 目标:目标:建立计算平台安全信任根基建立计算平台安全信任根基核心功能:核心功能:1)度量平台完整性,建立平台免疫力;度量平台完整性,建立平台免疫力;2)平台身份唯一性标识;平台身份唯一性标识;3)提供硬件级密码学计算与密钥保护。提供硬件级密码学计算与密钥保护。 主计算区主计算区 密码计算区密码计算区受保护存储区受保护存储区可信密码模块(可信密码模块(TCMTCM)I/O接口接口CPU内存公钥密码引擎杂凑算法引擎对称密码引擎随机数算法引擎平台配置寄存器(PCR)芯片固件存储区主密钥存储区Page 6n可信报告根可信报告根(Root
7、of Trust for Reporting-RTR)n提供密码学机制,签署提供密码学机制,签署TCMTCM的状态和数据信息的状态和数据信息(Provides cryptographic mechanism to digitally sign TCM state and information)n可信存储根可信存储根(Root of Trust for Storage-RTS)n提供密码学机制,保护提供密码学机制,保护TCM的放置外部的数据信的放置外部的数据信息息(Provides cryptographic mechanism to protect information held outs
8、ide of the TCM)n可信度量根可信度量根(Root of Trust for Measurement-RTM)n提供密码学机制,有序度量平台的状态提供密码学机制,有序度量平台的状态 (Provided by platform to measure platform state)可信密码模块可信密码模块TCMRTRRTS隔离、受保护隔离、受保护的存储区域的存储区域受保护的操受保护的操作命令作命令RTMPage 7平台平台Trusted Building Block (TBB)(可信构筑模块可信构筑模块)安全芯片安全芯片(TCM)CPUBIOS/EFI硬盘硬盘Graphics / ou
9、tput键盘键盘/ /鼠标鼠标Main MemorySupporting H/W由用户控制由用户控制Platform Platform ResetReset可信性连接可信性连接关系需用户关系需用户物理现场明物理现场明确指示确指示CRTM与主板与主板1-11-1连接连接安全芯片与安全芯片与CRTM 1-1 1-1连接连接CRTM主板主板Page 8TCMPage 9 每一个每一个TCMTCM的密码模块密钥的密码模块密钥EKEK是是唯一的唯一的可由可由创建创建: : TCM TCM 厂商厂商 平台厂商平台厂商 最终用户最终用户方法方法: : 事先产生事先产生 EKEK绝不能暴露在绝不能暴露在TCM
10、TCM外外 密码模块证书密码模块证书(EK(EK证书证书) )是由可信是由可信CACA签署的签署的EKEK公钥证书公钥证书 平台身份证书是由可信第三方平台身份证书是由可信第三方CACA签署的平签署的平台身份公钥证书台身份公钥证书( (采用我国双证书机制采用我国双证书机制) ),针对隐私保护,可以创建若干个平台身份针对隐私保护,可以创建若干个平台身份密钥和证书密钥和证书密码模块证书密码模块证书TCM其它密钥其它密钥PCRs密码模块密钥密码模块密钥EKEndorsement Key平台身份密钥平台身份密钥Platform ID Key隐私控制隐私控制平台身份证书平台身份证书Page 10TCM存储
11、密钥存储密钥(SK)SMK(存储主密钥存储主密钥) 把数据和存储密钥的授权信息发送给把数据和存储密钥的授权信息发送给TCM 同时包含启封过程要使用的同时包含启封过程要使用的PCR值值 TCM 对数据加密并密封成一数据块对数据加密并密封成一数据块包含要求的包含要求的PCR值值 密封后的数据块存储到密封后的数据块存储到TCM之外之外本地存储器本地存储器密封的密封的数据数据数据数据授权信息授权信息PCRTCM存储密钥存储密钥(SK)SMK(存储主密钥存储主密钥) 加载密封的数据块和授权信息,使用存储密钥加载密封的数据块和授权信息,使用存储密钥 解密密封的数据块解密密封的数据块 核对核对PCR值是否和
12、配置中的值相同值是否和配置中的值相同 如果如果PCR值相匹配,则返回数据值相匹配,则返回数据 否则返回失败否则返回失败本地存储器本地存储器密封的密封的数据数据授权信息授权信息数据数据数据数据PCRPage 11配置配置选选择择数据数据可信存储根可信存储根可信报告根可信报告根可信度量根可信度量根度量存储度量存储可信密可信密码模块码模块(TCM) 平台完整性度量与报告平台完整性度量与报告平台身份可信平台身份可信数据安全保护数据安全保护安全应用安全应用计计算算机机系系统统CRTMTCM服服务模块务模块(TSM) BIOS操作系统操作系统运行时平台运行时平台防护防护身份证明身份证明完整性报告完整性报告
13、密钥保护密钥保护平台数据安全平台数据安全密码学服务密码学服务信信任任链链可信计可信计算密码算密码支撑平支撑平台台 密码算密码算 法引擎法引擎公钥密码引擎公钥密码引擎杂凑算法引擎杂凑算法引擎对称密码引擎对称密码引擎随机数算法引擎随机数算法引擎 以以TCMTCM为核心,构建为核心,构建可信计算密码支撑平可信计算密码支撑平台,支撑安全应用,台,支撑安全应用,形成安全功能体系:形成安全功能体系: 平台完整性保护平台完整性保护 平台可信身份标平台可信身份标识与证实识与证实 平台数据密封与平台数据密封与绑定绑定Page 12平台完整性度量信平台完整性度量信息收集器息收集器平台完整性度量信平台完整性度量信息
14、验证器息验证器TNC客户端客户端TNC服务器服务器AAA服务器服务器接入策略执行点网络接入请求器网络接入请求器Network AccessRequestor平台信任服务平台信任服务TSMTCM完整性度量完整性度量日志数据日志数据接入策略决策点IF1IFvIF3IF2IFtIF4终端平台Page 13内容提纲内容提纲l可信计算概念与技术原理可信计算概念与技术原理l自主可信计算标准体系自主可信计算标准体系l可信计算产业与应用可信计算产业与应用l自主可信计算产业未来发展自主可信计算产业未来发展TCG Standards应用软件应用软件软件协议栈软件协议栈(Software Stack) Operat
15、ing Systems Web Services Authentication Data Protection存储系统存储系统手机手机平台平台服务器服务器平台平台PCPC平台平台( (台式和台式和笔记本笔记本) )安全平台模安全平台模块块( (TPM) ) 可信网络接可信网络接入及应用中入及应用中间件间件安全基础设施安全基础设施将渗透到将渗透到ITIT每个领域每个领域笔记本笔记本台式台式机机单位:千台单位:千台Page 15标准体系扩展标准体系扩展推广到服务器平台推广到服务器平台/移动平台移动平台推动应用开发推动应用开发制定制定可信计算平台应可信计算平台应用接口规范用接口规范产品开发产品开发S
16、SX44/46/0903SQY44/45/46技术规范制定技术规范制定可信计算密码支撑平可信计算密码支撑平台技术规范台技术规范基础研究基础研究制定制定可信计算平台可信计算平台密码方案密码方案联盟联盟 标准标准 产业产业Page 16中国可信计算工作组中国可信计算工作组(TCMU)卫卫士士通通江江南南所所吉吉大大正正元元软软件件所所国国防防科科大大同同方方可信可信OS方方正正长长城城兆兆日日国国民民技技术术瑞瑞达达TCM / TSM联联想想中中天天一一维维南南方方基基地地同同方方微微电电子子浪浪潮潮北北信信源源清清大大安安科科多多思思PC系统系统支撑软件支撑软件应用应用软件软件应用应用方案方案服
17、务器系服务器系统统产业产业链链专家领队专家领队31家单位,覆盖IT各领域Page 17 主计算区主计算区 密码计算区密码计算区受保护存储区受保护存储区可信密码模块可信密码模块TCMTCMI/O接口接口CPU内存公钥密码SM2引擎杂凑算法SM3引擎对称密码SMS4引擎随机数RNG引擎平台配置寄存器芯片Firmware主密钥及密钥树 通过身份密钥和数字签名实现平台身份可信通过身份密钥和数字签名实现平台身份可信 通过通过“密封密封”和和“绑定绑定”确保平台数据安全确保平台数据安全Page 18可信存储根可信存储根可信报告根可信报告根可信度量根可信度量根度量存储度量存储可信可信密码密码模块模块(TCM
18、) 平台完整性度量与报告平台完整性度量与报告平台身份可信平台身份可信数据安全保护数据安全保护安全应用安全应用计计算算机机系系统统CRTMTCM服服务模块务模块(TSM) BIOS操作系统操作系统运行时平台运行时平台防护防护身份证明身份证明完整性报告完整性报告密钥保护密钥保护平台数据安全平台数据安全密码学服务密码学服务信信任任链链可信计可信计算密码算密码支撑平支撑平台台 中国中国 密密 码码 算法算法 引引 擎擎SM2(256位位ECC)SM3(256位位Hash)SMS-4(128位分组位分组)RNG可信密码模块可信密码模块TCM安全芯片驱动安全芯片驱动可信密码服务模块可信密码服务模块TSMT
19、CM配置配置管理管理TCM应用应用信信任任链链平台平台接口接口可信可信计算计算密码密码支撑支撑平台平台密码平台应用密码平台应用技术架构技术架构产品架构Page 19总体(可信计算密码支撑平台功能原理)TCM规范TSM规范PC平台TCM接口规范TCM数据结构TSM数据结构可信可信计算计算密码密码支撑支撑平台平台技术技术规范规范数字证书规范可信计算平台密码方案可信计算密码支撑平台功能与接口规范1、2007年12月28日国密局公告发布2、目前正在安标委形成报批稿Page 20 为推进现有安全应用平滑移植至为推进现有安全应用平滑移植至TCMTCM上,制定了通用的上,制定了通用的TCMTCM应用接口标准
20、应用接口标准可信计算平台密码应用接口规范可信计算平台密码应用接口规范,使安全应用以,使安全应用以CryptoAPICryptoAPI、CNG-APICNG-API、PKCS-APIPKCS-API接口形式直接实现接口形式直接实现TCMTCM功能调用,功能调用,使使TCMTCM成为构建安全应用的信任根成为构建安全应用的信任根。CNGCSPPKCS11TSMTCMTSPICryptoAPIPKCS-APICNG -API安全应用安全应用可信计算平台可信计算平台密码应用接口密码应用接口Page 21Page 22基于自主可信计算技术,构建基于自主可信计算技术,构建了终端计算机系统的安全功能了终端计算
21、机系统的安全功能体系体系 GA/T671-2006 GA/T671-2006 要求三级及以要求三级及以上上PCPC系统必须嵌入和使用可信系统必须嵌入和使用可信硬件模块硬件模块(TCM)(TCM) GA/T671-2006 GA/T671-2006 目前正在向国目前正在向国家标准转化家标准转化内容提纲内容提纲l可信计算概念与技术原理可信计算概念与技术原理l自主可信计算标准体系自主可信计算标准体系l可信计算产业与应用可信计算产业与应用l自主可信计算产业未来发展自主可信计算产业未来发展芯片产品型号:SSX44 芯片性能指标0.25mCMOS,数模混合设计工艺芯片面积25mm2 以下功耗小于200mw
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