面向可信服务的移动可信终端研究

针对移动终端中的安全问题,提出了基于可信平台模块的、面向服务应用的移动可信终端整体设计方案。在软件层面,借助可信技术、应用环境分析、网络服务、错误检测和容错机制等关键技术,构建出面向服务的可信体系及可信接入认证方案;在硬件层面,基于TPM芯片,结合多处理器并行计算架构,提出了分布式存储机制的设计,实现分布式存储区之间共享数据的安全自动拷贝。     

EFI下基于便携式TPM的可信计算平台研究

为解决可扩展固件接口（EFI）所面临的安全问题,提出了利用可信计算技术,在平台中建立可信根,创建可信链来解决可扩展固件接口存在的安全问题的方法。通过分析集成式可信计算模块（TPM）的缺陷和便携式TPM的优势,采用便携式TPM在可扩展固件接口中建立可信链。对比传统基本输入输出系统（BIOS）,研究了EFI框架结构,并给出了EFI下基于便携式TPM可信计算平台的安全架构,实现了EFI文件的完整性校验,使EFI的安全性得到一定程度的提高。     

一种针对TPM的抗重放攻击方案

可信平台模块（Trusted Platform Module,TPM）是可信计算技术的核心。可信计算平台需要TPM的可信测量能力、可信存储能力和可信报告能力,向用户证实平台是可信的。然而当前人们主要关心TPM的实现以及其上的应用开发,却很少讨论TPM本身的安全性。这样一方面很难使人们相信TPM本身是安全的,另一方面也不能很好的将TPM应用到安全领域中。对用户和TPM交互时所遵循的重要协议——对象无关授权协议OIAP进行分析,证明了该协议会受到重放攻击并提出了相应的解决方案。     

新型可信计算平台体系结构研究

现行通用个人计算机基于开放架构,存在诸多攻击点,然而传统可信计算平台在解决个人PC安全问题的同时暴露出可信引导过程存在不可恢复的不足.针对这些安全问题,基于可信密码模块(TCM)提出一种新MJ可信计算平台体系结构.该结构具有可信引导失败时的自恢复机制,同时提供低于操作系统层的用户身份验证功能,通过基于TCM芯片的完整性度量、信任链的传递以及可信引导等技术,进而保证可信计算平台能够完成更安全的计算和存储工作,使可信计算平台达到更高的安全性、可信性和可靠性,同时该体系结构具有可信引导失败时的自恢复机制,可解决现有可信计算平台引导失败时无法正常启动的不足.     

EFI下基于便携式TPM的可信计算平台研究

为解决可扩展固件接口（EFI）所面临的安全问题,提出了利用可信计算技术,在平台中建立可信根,创建可信链来解决可扩展固件接口存在的安全问题的方法。通过分析集成式可信计算模块（TPM）的缺陷和便携式TPM的优势,采用便携式TPM在可扩展固件接口中建立可信链。对比传统基本输入输出系统（BIOS）,研究了EFI框架结构,并给出了EFI下基于便携式TPM可信计算平台的安全架构,实现了EFI文件的完整性校验,使EFI的安全性得到一定程度的提高。     

嵌入式平台TPM扩展及可信引导设计与实现

为了提高目前嵌入式系统的安全性能,提出了一种针对嵌入式平台的安全设计方案.在研究了可信计算和嵌入式系统的技术基础上,提出通过扩展可信平台模块(TPM)的方法从底层对整个架构进行改进.在ARM嵌入式开发平台上,通过分析TPM芯片的低引脚数(LPC)接口功能,基于通用输入输出接口实现了TPM芯片在嵌入式平台上的扩展,并通过对平台启动代码的研究,设计并完成了该平台上的可信引导,整个过程验证了此设计方案的可行性.     

清华同方TST系统信任机制和实现

本文提出了一种基于可信密码模块的系统信任链实现方式。这种信任机制构建于可信密码平台模块（TCM）之上,符合《可信计算密码支持平台功能与接口规范》要求,保证了整个系统的可信。同时本文给出了具体实现,为开发基于可信密码模块的系统信任链提供了解决方案,为推广国产可信计算平台提供了有力的技术支撑：     

抗板级物理攻击的持久存储方法研究

为保护文件系统的安全性,提出一种抗板级物理攻击的持久存储方法。利用ARM TrustZone技术构建持久存储架构,实现内存保护机制和持久存储保护服务,提高文件系统的物理安全性。基于片上内存（OCM）在可信执行环境（TEE）中的内核层建立内存保护机制,保证TEE的可信应用能够抵抗板级物理攻击。基于TEE的内存保护机制实现保护文件系统中敏感数据的持久存储保护服务,确保文件系统的机密性和完整性。在物理开发板上实现持久存储架构的原型系统,使用基准测试工具对原型系统进行性能评估,并分析性能损耗的原因。测试结果表明,内存保护机制在保护TEE系统物理安全性时引入的时间开销会随着OCM的增大而减小,持久存储保护服务在保护数据量较小的敏感数据时产生的时间开销在用户可接受范围内。     

对移动可信模块安全体制的研究

介绍了基于可信计算的移动可信模块(MTM)的设计思想,引入了移动远程所有者可信模块(MRTM)和移动本地所有者可信模块(MLTM),以满足不同利益相关者的需求.比较了MTM和TPM在安全模型上的区别,给出了实现可信机制的过程.MTM不仅满足了TPM的基本可信特性,还允许多方信任设备和组件一起工作,共享同样的安全架构,体现了移动设备的特性.     

嵌入式可信终端TPM接口的研究与实现

针对当前嵌入式系统中存在的安全问题,提出带有可信机制的安全解决方案.给出了嵌入式可信终端的总体架构,然后分析了TPM的访问接口,最后讨论了在通用嵌入式开发平台上通过SMBus总线扩展TPM的方法,并介绍了嵌入式系统TPM设备驱动程序的设计.     

基于TrustZone的可信移动终端云服务安全接入方案

可信云架构为云计算用户提供了安全可信的云服务执行环境,保护了用户私有数据的计算与存储安全. 然而在移动云计算高速发展的今天, 仍然没有移动终端接入可信云服务的安全解决方案. 针对上述问题, 提出了一种可信移动终端云服务安全接入方案, 方案充分考虑了移动云计算应用背景, 利用ARM TrustZone硬件隔离技术构建可信移动终端, 保护云服务客户端及安全敏感操作在移动终端的安全执行, 结合物理不可克隆函数技术, 给出了移动终端密钥与敏感数据管理机制. 在此基础之上, 借鉴可信计算技术思想, 设计了云服务安全接入协议, 协议兼容可信云架构, 提供云服务端与移动客户端间的端到端认证. 分析了方案具备的6种安全属性, 给出了基于方案的移动云存储应用实例, 实现了方案的原型系统. 实验结果表明, 可信移动终端TCB较小, 方案具有良好的可扩展性和安全可控性, 整体运行效率较高.     

基于TPM硬件的移动Agent安全模型研究

主要讨论了安全强度较高的基于硬件的移动Agent安全方案.将可信计算技术与平台引入移动Agent的安全机制,基于可信硬件TPM所提供的相关安全服务实现移动Agent的主动保护机制.设计了在可信硬件平台上的移动Agent安全框架模型并进行了详细分析.     

基于独立核心安全组件的高安全体系结构

构建高安全体系结构是高安全级信息系统的一个重要前提。针对现有可信计算架构和基于VMM的虚拟化架构的核心模块存在易被篡改和被旁路的威胁,设计了一个基于独立核心安全组件的高安全体系结构HAICC。该体系结构通过硬件层有效实现了安全功能与计算功能的强隔离,将系统划分为独占不同物理资源的安全服务子系统和目标计算子系统,前者作为独立核心安全组件实施对整个计算系统的主动度量、实时监控、安全关键数据恢复。系统攻击实例及安全性分析表明,HAICC体系结构有效缓解了核心安全组件被篡改和被旁路的风险,提高了系统安全机制的完整有效性。     

微处理器内安全子系统的安全增强技术

在信息技术快速发展的同时,信息安全变得尤为重要。处理器作为信息系统的核心部件,其安全性对系统安全起到至关重要的决定性作用。在处理器中构建安全可信的执行环境是提升处理器安全性的重要方法,然而很多核心安全技术仍然由片外安全TPM/TCM芯片保证。近年来,作为计算机系统安全基础的安全原点逐渐往处理器中转移。对处理器内安全子系统的安全增强技术展开研究,首先研究安全处理器体系结构;然后对处理器核、互连网络、存储和密码模块等处理器核心模块进行安全增强,同时从系统级角度实现了密钥管理、生命周期、安全启动和抗物理攻击等系统安全防护技术;最后,在一款桌面处理器中实现了一个安全子系统,并进行了分析。     

基于可信计算的终端安全体系结构研究与进展

基于可信计算的终端安全体系结构研究是当前信息安全领域研究的新方向。本文首先对可信计算的关键模块TPM以及若干关键技术进行了深入的分析，而后概述了几个典型的基于可信计算的终端安全体系结构，最后讨论了当前体系结构研究存在的问题和今后的研究方向。     

基于精化的TrustZone多安全分区建模与形式化验证

TrustZone作为ARM处理器上的可信执行环境技术,为设备上安全敏感的程序和数据提供一个隔离的独立执行环境.然而,可信操作系统与所有可信应用运行在同一个可信环境中,任意组件上的漏洞被利用都会波及系统中的其他组件.虽然ARM提出了S-EL2虚拟化技术,支持在安全世界建立多个隔离分区来缓解这个问题,但实际分区管理器中仍可能存在分区间信息泄漏等安全威胁.当前的分区管理器设计及实现缺乏严格的数学证明来保证隔离分区的安全性.详细研究了ARM TrustZone多隔离分区架构,提出一种基于精化的TrustZone多安全分区建模与安全性分析方法,并基于定理证明器Isabelle/HOL完成了分区管理器的建模和形式化验证.首先,基于逐层精化的方法构建了多安全分区模型RMTEE,使用抽象状态机描述系统运行过程和安全策略要求,建立多安全分区的抽象模型并实例化实现分区管理器的具体模型,遵循FF-A规范在具体模型中实现了事件规约;其次,针对现有分区管理器设计无法满足信息流安全性验证的不足,设计了基于DAC的分区间通信访问控制,并将其应用到TrustZone安全分区管理器的建模与验证中;再次,证明了具体模型...     

Unified Enclave Abstraction and Secure Enclave Migration on Heterogeneous Security Architectures

Nowadays, application migration becomes more and more attractive. For example, it can make computation closer to data sources or make service closer to end-users, which may significantly decrease latency in edge computing. Yet, migrating applications among servers that are controlled by different platform owners raises security issues. We leverage hardware-secured trusted execution environment (TEE, aka., enclave) technologies, such as Intel SGX, AMD SEV, and ARM TrustZone, for protecting critical computations on untrusted servers. However, these hardware TEEs propose non-uniform programming abstractions and are based on heterogeneous architectures, which not only forces programmers to develop secure applications targeting some specific abstraction but also hinders the migration of protected applications. Therefore, we propose UniTEE which gives a unified enclave programming abstraction across the above three hardware TEEs by using a microkernel-based design and enables the secure enclave migration by integrating heterogeneous migration techniques. We have implemented the prototype on real machines. The evaluation results show the migration support incurs nearly-zero runtime overhead and the migration procedure is also efficient.     

嵌入式TPM及信任链的研究与实现

为将可信计算技术更有效应用于嵌入式系统,结合链式与星型信任结构,提出了一种带数据恢复功能的混合式信任结构,可降低链式结构的信任损失,减轻星型结构中可信平台模块(TPM)的计算负担.在此基础上构建并实现了一种嵌入式可信平台,以内置可信度量核心根(CRTM)的嵌入式TPM作为信任根,并在其内部设计了双端口内存作为与嵌入式处理器间的通信接口.该平台在启动过程中通过CRTM验证启动程序及操作系统的完整性,利用操作系统动态拦截和验证应用程序的完整性,并在发现完整性度量值被修改时启动数据恢复功能,从而有效保证了嵌入式系统软件组件的完整性和可信启动.     

基于ARM的可信嵌入式系统设计

简述了可信计算技术的原理,并分析了ARM公司的TrustZone技术以及TCG提出的TPM技术,针对嵌入式系统资源有限的特点,设计了一种高可信、可扩展、应用灵活的可信嵌入式系统.