基于TCM标准的应用程序信任机制和实现探索

本文提出了一种基于可信密码模块的应用程序信任机制。这种信任机制基于可信密码平台服务模块。符合《可信计算密码支持平台功能与接口规范》要求。同时,本文为快速开发运行于Windows系统上的基于可信密码模块的可信应用程序提供了解决方案,为推广国产可信计算平台提供了有力的技术支撑。     

可信计算环境数据封装方法*

数据加解密、数据封装和数字信封是可信密码模块的三种数据安全保护方式。在可信计算环境下提出了一种数据封装方法。该方法将数据绑定于可信密码模块和特定的平台状态,使得受保护数据只能由特定用户在指定可信计算环境特定的平台状态下才能解密。实验表明,该方法在可信计算环境下以较小的代价实现了数据的封装,保护数据的安全性。     

基于国产平台的可信系统研究

设计了一套基于国产技术的可信计算系统。该系统采用了基于龙芯处理器的计算机硬件平台和国民技术LPC接口的可信密码模块(Trusted Cryptography Module,TCM),实现了符合UEFI标准的可信固件,完成了操作系统上的TCM驱动(TCM Device Driver,TDD)以及TCM服务模块(TCM Service Module,TSM),总体实现了基于国产龙芯平台的固件层和操作系统上层对国产可信密码模块及其服务模块的支持。完成了对TDD以及TSM接口的测试,提供了TCM管理工具以实现对TCM的基本管理功能。     

可信密码模块的密钥服务兼容性研究与实现

可信密码模块TCM芯片提供了非对称算法ECC以及对称算法SMS4来支持密钥机制,它与国际可信计算组织TCG推出的可信平台模块TPM功能相同,但密码算法和密钥管理不同,导致了密钥功能可信应用的兼容性问题.分析两种芯片的密钥特点和可信软件栈的密钥管理方式,提出了可信软件栈TCG服务提供者层TSP与TCG核心服务层TCS的重构方案,以及基于密钥生成流程的兼容方案,以解决密钥服务兼容问题.     

一种云计算环境下代理TCM密码功能的方法

云计算已经成为当前计算机技术的研究热点,经过验证,可信计算技术可以有效地解决云计算环境下数据传输的安全性。但是,由于负责提供密码服务的可信密码模块是一枚SOC芯片,其处理速度有限,不能适应云计算环境下频繁数据传输和多用户连接的情况。论文提出了一种云计算环境下的可信密码模块密码功能授权代理的实现方法,通过一级密钥认证授权和保护一级密钥的方法,将可信密码模块的加解密和签名功能代理到每个虚拟机中,每个虚拟机当中能够拥有一个轻量级的密码代理模块完成相关密码功能,提高了整个平台的密码业务处理效率。     

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.     

基于TCM的嵌入式可信终端系统设计

针对目前各种嵌入式终端的安全需求,借鉴普通安全PC中TPM的应用情况,结合操作系统微内核技术,提出一种嵌入式可信终端设计方案,该方案基于可信根TCM,实现了自启动代码、操作系统到上层应用程序的"自下而上"的可信链传递,适用于嵌入式终端的安全应用.最后,通过设计一个试验系统,重点阐述了可信启动的具体实现步骤,并分析了因此带来的性能变化.     

嵌入式系统可信虚拟化技术的研究与应用

嵌入式系统在生活中的应用日益广泛,传统的安全增强手段已无法有效应对各种安全问题,增强嵌入式系统的安全性成为目前亟需解决的问题。为提高嵌入式系统及其应用程序的安全性,结合嵌入式系统的虚拟化技术与可信计算技术,设计并实现基于虚拟TCM的可信计算平台框架,实现了虚拟TCM和基于虚拟TCM的可信增强技术,提出并实现了一个基于虚拟TCM的会话认证方法,将信任链从硬件操作系统层扩展到了虚拟域的应用软件层。实验结果表明,虚拟TCM与物理TCM相结合能够有效保证嵌入式系统、虚拟域和应用程序的安全可信。     

国产自主平台下可信执行环境的设计与实现

针对目前国产自主平台对应用程序执行缺乏有效安全管控的问题,根据可信计算基本原理,提出了一种国产自主平台下构建可信执行环境的方法。设计并实现了国产自主平台下的可信执行环境,在应用程序启动之前,完成对应用程序启动的可信验证,主动保护应用程序执行的安全性。实验表明该方法切实可行,具备执行效率高的优点,为国产自主平台下应用程序的安全执行提供了一种有效的安全管控措施。     

基于可信密码模块的网络潜在攻击挖掘研究

由于网络攻击具有潜在性,且数据相似度计算能力不佳,导致处理时间较长,设计基于可信密码模块的网络潜在攻击挖掘方法.构建可信密码模块管理器对vTCM实例展开管理,使用AP算法计算处理后的数据相似度进行计算,初步区分潜在威胁数据与正常数据.计算潜在威胁数据的吸引度与归属度,明确区分潜在攻击数据,基于可信密码模块完成网络潜在攻击挖掘.实验结果表明,警报日志的数量由原始的1000下降到350条,无效警告消除率高达75％,其警告的正确率也达到了95％以上,CPU占用率一直维持在一个水平线上,挖掘时间未出现波动,在日后的研究中可使用此方法作为网络安全管理中的主要技术.     

基于TCM构建安全可信的网络金融系统

本文提出了一种基于TCM可信密码模块构建安全可信的网络金融系统的方法。该可信网络金融系统可有效保证网络交易的完整性、可信性以及安全性,对我国金融信息化进程的加快具有一定意义。     

可信计算技术研究

可信计算技术作为一种新型信息安全技术,已经成为信息安全领域的研究热点.在可信计算领域取得长足发展的同时,其关键技术仍存在许多问题亟待解决,近年来这方面的相关研究已经陆续展开.综述了在可信计算关键技术方面的研究成果,从构建可信终端的信任入手,建立了基于信任度的信任模型,给出了基于信息流的动态信任链构建方法,一定程度上解决了终端信任构建的实时性、安全性等问题.针对远程证明协议的安全性和效率问题,构造了首个双线性对属性远程证明方案和首个基于q-SDH假设的双线性对直接匿名证明方案.在可信计算测评方面,提出了一种基于扩展有限状态机的测试用例自动生成方法,并基于该方法研制了国内首个实际应用的可信计算平台测评系统.     

基于可信计算技术的计算环境安全增强

可信计算技术可以有效地保证用户计算环境不会被恶意破坏。本文运用完整性度量和可信传递的可信计算技术核心思想,分析讨论了从硬件到应用的可信传递的主要层次结构,给出了基于固定硬件可信模块、基于移动硬件可信模块和基于操作系统内核可信的三种可信计算环境安全增强方案。从实际情况出发,详细介绍了在应用层次实施可信机制和安全增强的模型与方法,该方法能够兼容用户现有硬件平台和操作系统,在不影响用户业务的前提下有效地增强计算环境的安全性。     

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：     

可信密码模块（TCM）芯片的虚拟化设计

本文介绍了一种中国标准可信密码模块（简称TCM）芯片的虚拟化方法,借助于本方法,可以为运行在同一台物理机器上的不同虚拟机分别提供相互隔离的、完整功能特性的虚拟TCM设备,对于虚拟机而言,该设备可以视为标准的TCM硬件进行操作并实现TCM标准所定义的所有完整功能。     

基于可信密码模块的通用应用程序接口标准探索

提出了一种基于可信密码模块的通用应用程序接口标准。这种应用程序接口构建于可信密码平台服务模块之上,为快速开发基于可信密码模块的应用层软件及将原本使用软件加密方案或其他硬件加密方案的应用层软件用最短时间移植到可信密码平台提供了解决方案。     

基于TCM的可信签名系统设计

针对普通PC环境下的电子签名可能被恶意程序篡改、不能保证电子签名的真实性的问题,提出一种基于可信计算技术和嵌入式技术的嵌入式可信签名系统。该系统基于TCM设计了一个嵌入式可信电子签名终端,通过信任链的建立和平台完整性的证明构建了可信签名环境,并设计了可信环境下的签名和验签方案。由于系统设计的信任链基于嵌入式系统的核心可信度量根CRTM,信任链在终端启动时即开始建立,而非系统硬件启动后进行,保证了信任链的完整性和签名环境的可信性。     

嵌入式终端远程可信升级设计

将可信计算技术应用到嵌入式系统中,是一条有效解决嵌入式终端设备安全问题的新思路。基于TPM构建嵌入式可信终端,采用TPM的身份鉴别、数字签名、完整性度量技术进行系统升级,核心模块的升级更新和应用程序的升级更新设计,并解决了升级过程意外中断、远程升级传输误码等关键性技术问题。     

基于可信密码模块的SoC可信启动框架模型

为满足嵌入式终端对信息安全的要求,设计了基于可信密码模块的SoC可信启动框架。该框架的特点在于对引导程序U-boot做功能上的分割,且存储在不同的非易失性存储器中,并增设了通信模块,使之在操作系统启动之前就具有发送和接收文件的功能。将引导程序的各部分与操作系统核心文件均作为可信实体,发送至可信密码模块进行完整性度量,若度量成功则可信密码模块返回下一阶段的启动信号并在其本地存储器中保存可信实体;若度量失败则禁止启动。实验结果表明,该框架是可行、有效的,可以满足现今嵌入式终端在信息安全方面的需要。     

TCM密钥迁移协议设计及形式化分析

为增强TCM芯片间密钥的互操作性,TCM提供了密钥迁移相关命令接口,允许用户设计密钥迁移协议以实现芯片间密钥的共享.通常,TCM密钥迁移协议以目标TCM上的新父密钥作为迁移保护密钥.研究发现,该协议存在两个问题:对称密钥不能作为被迁移密钥的新父密钥,违背了TCM的初始设计思想;缺少交互双方TCM的相互认证,导致源TCM的被迁移密钥可以被外部敌手获得,并且敌手可以将其控制的密钥迁移到目标TCM中.针对上述问题,提出两个新的密钥迁移协议:协议1遵循TCM目前的接口规范,以目标TCM的PEK(platform encryption key)作为迁移保护密钥,能够认证目标TCM,并允许对称密钥作为新父密钥;协议2简单改动了TCM接口,以源TCM和目标TCM进行SM2密钥协商,得到的会话密钥作为迁移保护密钥,解决了上述两个问题,并且获得了前向安全属性.最后,使用形式化分析方法对上述协议进行安全性分析,分析结果显示,协议满足正确性和预期的安全属性.