信息安全

可信计算概论

2019-06-07  本文已影响0人  光年xd

一、概念

可信计算的基本思想：

在计算机系统中，建立一个信任根，从信任根开始，到硬件平台、操作系统、应用，一级度量一级，一级信任一级，把这种信任扩展到整个计算机系统，并采取防护措施，确保计算资源的数据完整性和行为的预期性，从而提高计算机系统的可信性。

通俗的解释：
可信 ≈ 可靠 + 安全
现阶段的可信计算应具有确保资源的数据完整性、数据安全存储和平台远程证明等功能。

二、关键技术

信任根：

信任根是可信计算机的可信起基点，也是实施安全控制的点。在功能上有三个信任根组成。

  1. 可信度量根（root of trust for measurement, RTM）。RTM是可信平台进行可信度量的基点，在TCG的可信平台中，是平台启动时首先执行的一段软件，用以对计算机可信度量。又被称为可信度量根核（crtm）。具体到可信计算PC中，是BIOS中最开始的代码。
  2. 可信存储根（root of trust for storage，RTS）。RTS是对可信度量值进行安全存储的基点。由TPM芯片中一组被称为平台配置寄存器（paltform configuration register， RCP）和存储根密钥（storage root key，SRK）组成。

  3. 可信报告根（RTR，report）。由pcr和背书秘钥（endorsement key）的派生密钥AIK（attestaion identity key）组成。
    可信计算平台由TPM芯片机器密钥和相应软件作为期信任根。


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度量存储报告机制：

基于信任根，对计算机平台的可信性进行度量，并对度量的可信值进存储，当客体访问时提供报告。是计算机平台确保自身可信，并向外提供可信服务的一项重要机制。

  1. 度量
    目前尚未有点单方法对计算平台的可信性进行度量，因此TCG的可信性度量是度量系统重要资源数据完整性的方法。对与系统重要资源数据，实现计算散列值并安全存储；在可信度量时，重新计算重要资源数据的散列值，并欲实现存储的散列值比较。
  2. 存储
    可信度量的值进行安全存储。tcg采用扩展计算散列值的方式。即现有值与新植相连，再次计算散列值作品为新的完整性度量值存储至PCR中。New PCRi = hash(old PCRi || new value)
  3. 报告

可信度量值存储之后，当访问客体访问时，向访问客体提供平台的可信状态报告。为确保报告内容的安全，还必须采用加密、数字签名和认证技术，又被称为可信远程证明。

可信平台模块：

可信平台模块TPM是一种Soc芯片，是可信计算平台的信任根（RTS和RTR），也是可信计算平台实施安全控制的基点。


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虚拟可信模块：vTPM孙软件模拟物理TPM的功能，进一步在vTPM和物理TPM之间建立强联系，使信任链从物理TPM扩展至虚拟机中。

可信计算平台：

可信PC是最早开发并得到广泛应用的可信计算平台，特征是在主板上镶嵌可信构建模块（trusted Building block，TBB）。TBB就是可信PC平台的信任根。包括CRTM和TPM，以及它们与主板间的连接。

服务器的主板结构有一个基板控制管理器（baseboard Management controller，bmc），bmc功能：配置管理、硬件管理、系统控制和故障诊断与排除。BMC应当在可信服务器的度量存储报告机制中发挥作用。（目前未有实例）

可信服务器必须具有安全可信的虚拟机和虚拟机的可信迁移，需要vTPM和vTPM的可信迁移技术。、服务器的不可间断性，要求服务器启动后很长一段时间不关机，这要求可信服务器有多次可信度量的机制。

可信软件栈：

可信平台模块（TPM、TCM、TPCM）是可信计算平台的信任根，操作系统和应用软件使用可信平台模块，需要软件中间件把可信平台模块与应用联系起来，此软件中间件成为tcg软件栈（TCG Software Stack，TSS）。

远程证明：

用户判断与其交互的平台是否在可信的过程称为远程证明。

当可信计算平台需要进行远程证明时，由可信报告根向用户提供可信平台可信性报告（PCR值）。在存储和网络传输时，通过密码保护，实现平台可信远程证明。

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可信网络连接：

tcg通过可信网络连接（trusted network connect，TNC）实现平台到网络的可信扩展，确保网络的可信。

TNC的主要思想：验证访问请求者的完整性，根据异性的安全策略对其进行评估，以决定是否允许请求者与网络连接，从而确保网络连接的可信性。

三、可信计算总结：

可信计算的不足：

  1. 实际应用尚不广泛

大多数有可信芯片的PC只是把可信芯片当作密码支撑部件，用于磁盘和数据的加密和认证，并没有支持度量存储报告机制和其他可信平台功能。

  1. 可信计算的一些关键技术需要完善和提升

四、其他扩展

信息安全：

信息只有存储、传输和处理三种状态，确保信息安全必须确保信息在这三种状态下的安全。

纠错码和密码提高保障通信中的数据完整性和保密性。在存储中也有广泛应用。

信息处理中信息形态发生变化，使安全问题比存储和传输更复杂。受纠错码启发，许多学者研究用于运算器的纠错码，但计算纠错码会降低运算器的效率，又有学者研究同态密码，希望提高运算的保密性。进来，云计算和大数据的发展，同态密码成为热潮；运算器的纠错码的经验告诉我们，安全高效是同台密码的关键。

信息技术的发展迅速，现在的信息系统都是集成了存储、传输和处理的综合系统。

信息安全三大定律：

  1. 普遍性，那里有信息，哪里就有信息安全问题；
  2. 折中性，安全与方便矛盾；
  3. 就低性（木桶原理），信息系统的安全性取决于最薄弱部分的安全性。

计算机安全：

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