基于UEFI的可信BIOS研究与实现

分析固件基本输入输出系统(BIOS)的安全需求,定义了可信BIOS概念。基于UEFI规范和可信计算机制设计UTBIOS体系结构。UTBIOS的实现以新一代符合UEFI规范的BIOS产品为基础,使用可信测量根核对BIOS运行和系统引导过程中各部件进行可信测量,构建操作系统运行前的可信链,讨论可信测量对BIOS引导过程的性能影响。     

太行安全BIOS可信体系结构与实现研究

分析了可信BIOS的安全需求,提出一种可信BIOS体系结构。使用消息摘要和数字签名技术验证系统引导阶段实体的完整性和真实性,构建了操作系统运行前的信任链。介绍了太行安全BIOS的可信部件、执行流程及其实现方法,讨论了可信测量对BIOS引导过程的性能影响。     

基于UEFI的可信Tiano设计与研究

对UEFIBIOS典型的实现-Tiano系统进行了分阶段剖析,针对其所存在的安全缺陷及不足,结合可信计算的技术和思想,提出了可信Tiano这一新概念.介绍了可信Tiano系统的总体设计和工作流程,并对可信Tiano系统关键技术做详细研究,包括信任根的实现机制、可信度量组件和EFI映像签名,最后给出可信Tiano系统与标准Tiano系统的对比分析.通过分析容易看出,改进后的Tiano系统能较好地满足新一代BIOS在可信及安全方面的需求.     

基于TPM的一种扩展结构

TCG规范了TPM结构,并据此提出了可信链的传递过程,但在实际应用中,存在着两个问题:一是BIOS先于TPM启动,TPM验证BIOS可信困难;二是可信状态二元化,只是简单地把可信状态分为可信与不可信.通过分析TCG规范中的TPM及可信链传递过程,针对可信链传递过程中的TPM难以校验BIOS和可信二元性的不足,扩展TPM形成E-TPM.通过E-TPM与BIOS的相互验证及提出可信分级来解决TPM与BIOS的相互验证和可信评估问题.     

一种面向集中管控系统的计算机可信启动架构

结合可信计算理论,针对统一的可扩展固件接口（Unified Extensible Firmware Interface,UEFI）因诸多原因无法达到可信启动的缺陷,将星形信任结构和信任链技术相结合并引入能够参与生成度量策略的管控代理,提出一种面向集中管控系统的计算机安全启动架构。用向量空间的形式描述了架构的启动流程,说明了管控代理的工作原理。将传统的可信启动流程与本架构的安全启动流程进行了对比。对此架构进行信任链测试,说明提出的可信启动架构符合可信计算标准。     

基于扩展ROM的信任根设备设计与实现

针对目前仍在大量使用的PC机上没有可信模块芯片,无法部署可信安全机制的现状,提出了基于扩展ROM的信任根设备.该设备将国产可信模块芯片TCM与PCI扩展ROM部署在同一块PCI板卡上,以BIOS插件的形式,在扩展ROM中完成对BIOS和OS Loader的完整性认证.在分析了PCI/PNP扩展ROM机制、BIOS的引导流程、哈希值软硬件相结合的二级计算方式等的基础上,设计和实现了信任根设备,为可信计算技术在传统计算机上的部署提供了一种新的技术途径.     

可信计算在服务器基板管理控制器中的应用

研究了可信计算技术在服务器基板管理控制器(BMC)中的应用,利用BMC和国产可信密码模块(TCM)作为信任根,在服务器上电启动过程中实现了对自主研发的BMC板卡固件的可信引导,对BIOS的主动度量,构建了完整的信任链。基于BMC板卡开发了FPGA控制TCM的逻辑,并开发了U-Boot可信功能软件。结果表明,在信任链构建过程中可以有效防止固件被恶意篡改,从而为系统平台构建了安全可信的环境。     

基于QEMU的虚拟可信平台模块的设计与实现

针对可信计算机系统信任链传递过程中的安全性缺陷,提出了在虚拟机中进行信任链传递的虚拟机穿越技术,并在QEMU虚拟机中实现了虚拟可信平台模块。虚拟可信平台模块通过采用信息代理的实现方式并利用虚拟机的封闭性和隔离性为可信计算机系统信任链传递提供了一个安全、高效和透明环境。通过KnoppixLinux分析和比较了QEMU虚拟机中实现的虚拟可信平台模块和Xen中基于可信平台模拟器的虚拟可信平台模块。     

虚拟计算平台远程可信认证技术研究

与传统的单机系统按照可信平台模块、可信BIOS、操作系统装载器、操作系统内核的信任链传递方式不同,虚拟化计算环境信任链按照可信平台模块、可信BIOS、虚拟机监控器和管理虚拟机、用户虚拟机装载器、用户虚拟机操作系统装载器、用户虚拟机操作系统内核的方式进行.文章对虚拟计算平台远程完整性验证的安全需求进行了分析.为防止恶意的虚拟机监控器篡改虚拟机的完整性证明,文章提出虚拟机平台和虚拟机管理器两级的深度认证.在对虚拟机认证过程中,远程挑战者需要通过虚拟机或者直接与虚拟平台建立联系来认证平台的虚拟机管理器层.为防止中间人攻击,文章提出将物理平台寄存器映射到各虚拟平台寄存器的方式解决虚拟机与物理平台的绑定问题.     

基于可信计算平台的信任链传递研究进展

信任链传递问题是可信计算的基本问题.阐述了信任链传递在技术与理论方面的最新研究进展.通过分析信任链传递的技术方案、可信测量技术、信任链理论和信任链的可信度度量理论,提出了值得研究的理论与技术方向,包括:以可信静态测量、可信动态测量技术等为代表的信任链传递关键技术,以信任链层次理论模型、信任链传递中的信任损失度量理论和软件的动态可信度度量理论等为代表的基础理论.     

Pre-boot环境下ECC的应用及性能优化

针对当前BIOS在计算机应用中的老化和可控性差等问题,为了提高计算机的性能,英特尔等公司推出了下一代BIOS,即UEFI BIOS,从而根本上解决了原有BIOS的很多弊端。但是,新的BIOS面临安全方面的诸多挑战。因此IPSec在新一代BIOS的应用成为必然。将ECC算法应用于IPSec,并考虑IPSec在新一代BIOS中的应用,改进了加密库,并对其进行优化和性能分析。     

基于UEFI的嵌入式驱动程序的开发研究

为了解决传统基本输入输出系统(basic input output system,BIOS)的种种弊端,提出了统一的可扩展固件接口(unified extensible firmware interface,UEFI)标准,UEFI广泛应用在BIOS和嵌入设备等装置中.基于UEFI 2.3的规范说明文档,分析了UEFI驱动程序构成,重点介绍了驱动程序模型,并给出EFI开发工具包(E-FI development kit,EDK)下开发简单的驱动程序基本组成,从而归纳出在UEFI下开发驱动程序的通用方法.     

基于UEFI的Flash更新的开发研究

为了解决当前BIOS(basic input output system,基本输入输出系统)Flash更新存在的种种弊端,提出了一种在UEFI(uni-fied extensible firmware interface,统一的可扩展固件接口)中实现Flash更新的方法。根据BIOS FLASH更新的特点,对其当前存在的问题进行分析,并基于UEFI2.3的规范说明文档,介绍了UEFI提供的技术支持手段。在此基础上,给出了在UEFI下Flash更新的具体方法,从而为提高Flash更新的统一性、有效性等问题提供了可行的解决途径。     

面向异构BIOS环境的Rootkit通用性检测方法

在传统木马模型框架的基础上,对Rootkit协同隐藏形式化模型进行分析和改进,实现了一个面向异构BIOS环境的Rootkit形式化检测模型。该模型根据协同隐藏思想,将整个检测流程分为三个模块。对多种异构BIOS环境下的Rootkit样本进行研究,并结合可信计算思想,提出基于可信计算的检测方法。该方法和Rootkit形式化检测模型相结合,根据多个异构BIOS环境的Rootkit样本分析结果建立三条可信链,对不同模块提出不同检测思想,如：基于可信计算的完整性检测方法、检测中断向量表入口地址等。实验结果表明,该检测方法对异构BIOS环境下不同系统环境的Rootkit可进行有效检测。     

基于UEFI的Application和Driver的分析与开发

UEFI(Unified Extensible Firmware Interface,统一的可扩展固件接口)是由Intel提出的下一代BIOS构架.基于UEFI2.0规范,借助UEFI开发环境:Intel的EDK(EFI Develop Kit),对UEFI Application和UEFI Driver作了一定的分析,并通过两个例子分别予以实现.     

基于最小攻击树的UEFI恶意行为检测模型

指出了UEFI中源代码、自身扩展模块及来自网络的安全隐患,分析了传统的BIOS与已有的UEFI恶意代码检测方法的不足,定义了结合UEFI平台特点的攻击树与威胁度,构建了动态扩展的威胁模型库与恶意行为特征库相结合的攻击树模型,设计了针对UEFI恶意行为检测的加权最小攻击树算法。实验证明了模型的有效性与可扩展性。     

基于可信计算的结构性安全模型设计与实现

鉴于可信计算可以弥补传统安全防护技术在构架设计和防护强度上存在的安全风险,提出一种可信计算安全模型,从信任链着手,将嵌入式可信安全模块、智能卡等模块引入可信计算平台,对关键技术的实现进行介绍,包括以J3210为核心的可信硬件平台、嵌入式操作系统JetOS、BIOS安全增强、操作系统的安全增强以及基于智能卡的用户身份认证.     

基于TPCM的服务器可信PXE启动方法

PXE 启动机制通过网络下载操作系统文件并启动操作系统,广泛应用于服务器网络启动。通过可信计算技术保障PXE启动过程的安全可信,防止PXE启动文件被恶意篡改,确保服务器的安全可信运行。网络安全等级保护标准要求基于可信根对服务器设备的系统引导程序、系统程序等进行可信验证。根据等级保护标准要求,提出一种基于TPCM的服务器可信PXE启动方法,保障服务器的BIOS固件、PXE启动文件、Linux系统文件的安全可信。在服务器进行PXE启动时,由TPCM度量BIOS固件,由BIOS启动环境度量PXE启动文件,由PXE启动环境度量Linux系统文件。以TPCM为信任根逐级度量、逐级信任,建立信任链,建立可信的服务器运行环境。所提方法在国产自主可控申威服务器上进行了实验,实验结果表明所提方法是可行的。