一种基于可信平台模块的远程证实的设计和实现*

在分布式计算中,一个重要的问题是如何验证远程计算机系统的状态。以可信计算联盟(Trusted Computing Group)的可信平台模块为基础,提出一种安全验证远程计算机系统状态的方法,并在Windows系统上实现。通过该远程证实系统,远程的挑战者能够获得证实系统（被验证的系统）运行时的状态。     

一种基于可信平台模块的可信网络模型

针对网络中可信模型的建立问题,在现有可信计算理论、可信网络接入技术基础上,提出一种基于可信平台模块安全芯片的可信网络模型。该模型从终端建立可信链并将其传递到网络中,给出模型的架构及信息流分析,对信任度的度量进行形式化计算。性能分析结果显示,该网络模型具有较强的健壮性和较高的可信度。     

嵌入式系统可信平台模块研究

如何有效增强嵌入式系统的安全性是信息安全领域研究的热点和难点之一.相关研究表明,可信平台模块对于有效提高信息系统的安全性十分重要.然而,现有的可信平台模块是为个人计算机设计的,并不能满足嵌入式系统特有的应用需求.针对上述问题,设计了一种适应嵌入式环境的新型嵌入式可信平台模块(embedded trusted platform module,ETPM).作为嵌入式可信平台模块的重要组成部分,总线仲裁提高了ETPM的控制能力,增强了嵌入式系统的安全性;对称密码引擎提高了嵌入式系统的对称密码运算效率;系统备份恢复增强了嵌入式系统的可靠性.除此之外,ETPM还能够支持嵌入式平台的星型信任度量模型.这一设计已经在可信PDA中进行了实验验证,实验表明嵌入式可信平台模块是实用、高效、可靠、安全的.     

基于安全芯片的可信平台设计与实现

基于可信计算联盟的规范,设计并实现了一个能够进行系统完整性数据收集与度量的可信终端系统,在不明显降低系统效率的前提下,获得了更高的安全保障,为进一步建立可信网络环境提供了基础。     

可信平台模块的形式化分析和测试

可信平台模块(Trusted Platform Module,TPM)是可信计算平台的核心和基础,可信平台模块的功能测试和验证是保证可信平台模块的实现正确性以及规范一致性的重要手段,但是目前尚不存在一种有效严格的可信平台模块测试和功能验证方法,同时可信计算组织给出的TPM规范是描述性的,不利于产品的开发和测试.文中在分析可信平台模块目前存在的一些问题的基础上,以TPM密码子系统为例给出了该子系统的形式化规格说明,并且基于该规格说明,给出了扩展有限状态机模型,最后,将该有限状态机模型应用于测试用例的自动生成,并通过实验验证了形式化测试的有效性.     

可信硬件平台的设计与实现

针对TCG可信平台的核心可信度量根不明确、缺乏有效的端口控制、对外接口速度低等缺陷,设计并实现了一种安全增强的可信硬件平台。该平台在借鉴TCG可信平台体系结构的基础上,以可信平台控制模块为核心可信度量根,解决了信任根的保护问题,同时实现了基于身份的I/O端口硬件控制,从而具有了更安全的可信启动、I/O有效控制等优点,可用在对可信安全要求较高的环境中。     

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。     

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.     

基于Android系统嵌入式移动可信网关设计

以往移动可信平台设计均以终端设计为主,不适用于移动物联网条件下,提出一种基于Android系统的嵌入式可信移动网关,结合可信平台模块（ TPM）芯片与Android系统特有特性,设计新的可信模块。本设计提出 Android 系统下软硬件系统架构以及每个模块的详细功能。根据设计利用 Atmel AT97SC3205T芯片对Cortex—A8 S5PV210平台可信改造,并在Android系统上开发网关应用程序。根据此平台已经开发ZigBee应用程序,此设计有较高的商业价值。     

一种并行可复原可信启动过程的设计与实现

操作系统可信性的建立是从整个计算机系统加电引导开始直至操作系统运行环境最终的创建，对任意一次可能降低操作系统可信性的执行代码操作都要进行一致性度量。本文基于可信计算联盟的规范，分析了基于TPM的可信引导过程，提出了一种新的可信引导过程：并行可复原可信引导过程一在主机CPU与TPM之间采用并行工作方式，并支持被验证组件代码的备份和恢复。然后利用通道技术设计和实现了这一引导过程。最后对该引导过程进行了安全和性能分析，分析表明该引导过程可以使计算机获得更高的安全保障，为进一步建立可信计算环境提供了基础。     

基于组件属性的远程证明

提出了一个组件级的细粒度属性证明方案,用于向远程依赖方证明用户平台满足某种安全属性.与现有的远程证明方案相比,组件属性远程证明具有一定的语义和属性表述性等优势.该方案不但证明粒度细和扩展性强,而且属性证书的颁发、验证和撤销实现简单;本方案以组件承诺的方法保证属性证明的真实性,采用零知识证明实现平台组件的隐私性.基于强RSA假设,在Random Oracle模型下可被证明是安全的.实现的原型系统实验结果表明,组件属性证明是一种灵活、实用、高效的证明,对系统性能没有影响.     

基于策略的语义远程认证

远程认证在可信计算中起着重要作用,它能提供可信环境存在的可靠证据。目前的方法是测量目标平台的二进制码、配置文件、属性或者安全策略等可信值。所有这些认证方法是静态的,缺乏动态行为认证并且没有对于实际的行为进行说明和规范。为了改进和完善这些认证方式,提出了一种语义远程认证策略,并对其进行了定义、规范和证明。该策略是把使用控制模型和行为结合起来,能够动态测量远程平台的行为。     

云环境中可信虚拟平台的远程证明方案研究

云环境中如何证明虚拟平台的可信,是值得研究的问题.由于云环境中虚拟平台包括运行于物理平台上的虚拟机管理器和虚拟机,它们是不同的逻辑运行实体,具有层次性和动态性,因此,现有的可信终端远程证明方案,包括隐私CA （privacy certification authority,简称PCA）方案和直接匿名证明（direct anonymous attestation,简称DAA）方案,都并不能直接用于可信虚拟平台.而TCG发布的Virtualized Trusted Platform Architecture Specification 1.0版中,可信虚拟平台的远程证明方案仅仅是个框架,并没有具体实施方案.为此,提出了一种自顶向下的可信虚拟平台远程证明实施方案——TVP-PCA.该方案是在虚拟机中设置一个认证代理,在虚拟机管理器中新增一个认证服务,挑战方首先通过顶层的认证代理证明虚拟机环境可信,然后通过底层的认证服务证明运行于物理平台上的虚拟机管理器可信,顶层和底层证明合起来确保了整个虚拟平台的可信,有效解决了顶层证明和底层证明的同一性问题.实验结果表明,该方案不仅能够证明虚拟机的可信,而且还能证明虚拟机管理器和物理平台的可信,因而证明了云环境中的虚拟平台是真正可信的.     

程序的语义远程认证研究

针对当前远程认证技术对程序的认证不基于行为、一次性的缺点,用程序在Linux系统下正常运行时产生的系统调用来构建程序的行为模式库,提出将短序列在模式库中出现的概率作为该短序列的权值,通过相对匹配度来衡量程序的行为与模式库的匹配程度,最后通过实验对该方法进行了验证。     

Remote Attestation on Legacy Operating Systems With Trusted Platform Modules

A lot of progress has been made to secure network communication, e.g., through the use of cryptographic algorithms. However, this offers only a partial solution as long as the communicating end points still suffer from security problems. A number of applications require remote verification of software executing on an untrusted platform. Trusted computing solutions propose to solve this problem through software and hardware changes, typically a secure operating system and the addition of a secure coprocessor respectively. On the other hand, timed execution of code checksum calculations aims for a solution on legacy platforms, but can not provide strong security assurance. We present a mixed solution by using the trusted computing hardware, namely the time stamping functionality of the trusted platform module, in combination with a timing based remote code integrity verification mechanism. In this way, we do not require a secure operating system, but at the same time the overall security of the timed execution scheme can be improved.     

属性远程证明中完整性测量的可信性证明

基于可信计算中的二进制系统完整性测量模型,增加证书权威和可信属性权威,提出一种属性远程证明系统完整性测量模型,并利用谓词逻辑证明其可信性。引入属性远程证明的新特点,应用可信属性权威实现二进制指纹到属性证书的转换。该模型在保证原有模型可信性的基础上,具有更强的适用性和可行性。     

移动智能终端平台基于行为的远程证明方案

移动智能终端平台集通信、社交、网上购物、娱乐等众多功能于一身,恶意程序对相关服务的破坏可能威胁到用户财产和个人隐私的安全. 远程证明是可信计算的核心功能之一,它使得移动智能终端能向远程服务提供方证明平台运行状态的安全性. 传统的远程证明方案主要应用于计算机平台,无法很好的适应软件频繁更新、多方服务共同运行的移动智能终端环境. 针对移动智能终端环境的特点,本文设计了一种基于行为的远程证明方案,通过软件开发人员定义软件行为列表,终端系统强制实施行为限制,服务提供方自定义策略对终端环境进行验证的方式,满足了服务提供方保障其服务安全运行的需求. 方案原型的实现和评估表明本文方案兼具较强的安全能力和较高的性能.     

一种基于双线性映射的直接匿名证明方案

基于DDH(decision Diffie-Hellman)假设和q-SDH假设,给出了一种基于双线性映射的直接匿名证明(direct anonymous attestation,简称DAA)方案.与其他方案相比,该方案极大地缩短了签名长度,降低了签名过程中可信平台模块(trusted platform module,简称TPM)的计算量.同时,为基于椭圆曲线的TPM提供了可行的隐私性保护解决方案.利用理想系统/现实系统模型对该方案的安全性进行分析和证明,分析表明,该方案满足不可伪造性、可变匿名性和不可关联性.     

面向云计算的计算平台远程证明

云计算是一种新兴的计算服务模式,其安全问题已经成为亟待研究的问题。本文将可信计算中的远程证明机制引入云计算中,针对云计算服务的特点,采用基于属性的远程证明思想,设计了一种面向云计算的计算平台远程证明方法,通过证明代理,实现云计算环境下计算平台安全属性的远程证明,使用户能够对云计算虚拟计算环境中的实际计算平台的安全属性进行验证。