基于可信计算的远程证明的研究

可信计算作为一种信息系统安全新技术,为克服单纯依靠软件安全防范方式的不足提供了新的思路,在平台上通过软硬件结合的方式构建可信计算环境。远程证明是可信计算平台的重要功能之一,是发出证明请求的一方确认远程平台的身份和平台状态配置信息的过程。本文围绕可信计算的远程认证进行研究,从可信平台模块、可信软件栈及其在实际中的应用进行探讨、分析和改进,为基于可信计算的远程认证的设计和实现提供了新的途径。     

基于TPM的安全操作系统的设计研究

目前操作系统正面临着各种各样的攻击,如何设计安全的操作系统对计算机的广泛应用有重要的作用。可信计算组织（Trusted Computing Group,TCG）提出了可信计算规范,其主要思想就是通过度量和验证来保证平台及应用的安全。结合TCG规范中＂可信链＂的思想,利用可信平台模块（trusted platformmodule,TPM）提供的可信计算功能,给出了基于TPM的安全操作系统的体系结构,进行了基于TPM的安全操作系统的启动设计和应用安全设计,可较好地解决目前操作系统面临的安全问题。     

可信认证网关系统的原理与设计

提出基于可信计算集团(TCG)可信平台模型TPM的可信认证网关系统(TAGS)的解决方案,介绍了其原理和设计,并对TAGS的缺陷进行了分析。由于可信平台模型(TPM)中保存着与芯片所在平台相关的密钥和证书,验证者可以通过TAGS系统确定何时可以安全地向一个网络请求开放网络连接。     

一种云计算适用的虚拟可信报告根构建机制

可信计算技术能够为云计算基础设施提供可信赖的状态及其验证手段,而可信报告这一可信平台基础功能在云环境的实现与普通主机有较大差异,如何构建虚拟可信报告根还没有通用和成熟的方案,将影响远程证明等可信技术在云环境的应用。为构建云计算适用的可信计算体系结构,解决为虚拟机提供唯一性身份标志和反映虚拟机与物理宿主机统一的完整性状态问题,明确了虚拟机应拥有各自独立的基于秘钥的身份标志以及虚拟机所属平台配置寄存器（PCR）类敏感信息必须是受保护的、可迁移的以适应虚拟机迁移需求。由进一步分析可知虚拟机完整性状态应包含以PCR值表示的虚拟机完整性状态和物理平台完整性状态。由此,在集中管理虚拟化/非虚拟化可信计算平台的模型预设条件下,基于国际可信计算组织（TCG）规范提出的身份证明秘钥（AIK）概念进行扩展,提出一种使用虚拟AIK作为虚拟机身份标志,并为每个虚拟机生成由其实际物理平台启动PCR值和虚拟机启动虚拟PCR值连接而成的PCR值的可信报告模型。设计了对应的虚拟PCR值复制机制、完整性报告机制、虚拟机敏感数据管理机制,并与TCG规范中方法进行了对比。该机制在兼容传统AIK验证机制的基础上,能够为每个虚拟机产生独立身份标识,向验证者证明自身完整性状态的同时简化了对虚拟机的验证流程。     

关于可信计算平台模块的研究

随着信息技术的飞速发展,可信计算机在安全方面的优越性越来越受到国内外计算机领域工作者的重视。可信计算机的核心部件是可信计算平台模块(TPM),文章介绍了关于TPM的体系结构、使用、平台证实等内容,并对可信计算平台的信任链及其安全引导进行了分析。     

基于USBkey的可信平台模块的研究与仿真设计

本文在介绍TPM的结构和功能基础上,重点分析了TPM的密钥管理和认证机制,针对目前我国政府部门可信计算机改造的现状提出一种在USBkey上仿真实现外挂可信平台模块的设计思路,并给出了仿真实现可信平台认证的设计方案,对我国实现自主可控的可信终端改造进行了探索.     

可信计算平台关键机制研究

在可信计算平台的概念和技术的基础上,文章对可信计算平台的几个关键机制进行了深入分析,给出了这些关键机制的基本原理,最后,提出了基于上述可信机制的可信软件保护模型,并对模型进行了实例分析。     

基于ProVerif的可信平台模块安全分析

可信平台模块是可信计算技术的关键部件,其安全性直接影响可信评估的结果。使用演算对可信平台模块进行了形式化建模,并利用该模型对模块中的密钥签署命令进行安全性分析。最后,经模型自动化分析工具ProVerif的验证发现了该命令存在的安全漏洞。     

可信计算支撑软件测试方法的研究

当前可信计算(TC)技术正在蓬勃发展,可信计算平台(TCP)的应用日益广泛,可信计算支撑软件(TCSS)为TCP中的可信平台模块(TPM)提供支持.为了确实保障TCSS的产品质量,需要依照可信计算的规范对其进行测试.提出了一种对TCSS的测试方法,参照信息技术安全评估通用准则(CC)对TCSS的安全功能进行了划分,给出了TCSS测试的模型,并描述了测试原型系统的具体实现,对一个具体的TCSS产品进行了测试.     

基于FPGA的嵌入式平台中TPM的扩展实现

随着可信计算技术的发展,利用可信计算来提高嵌入式系统的安全性已成为热点。针对可信计算技术中的核心硬件可信平台模块（Trusted Platform Module,TPM）,文章提出了一种TPM在嵌入式系统中的扩展方案,并在ARM嵌入式平台中进行了设计与实现。通过研究TCG定义的PC可信计算平台硬件结构,在分析比较嵌入式平台的通用外部接口的基础上,选择SPI总线进行信号的扩展;基于FPGA实现了SPI总线周期与TPM的特殊LPC总线周期间信号的转换和匹配,有效的解决了TPM在嵌入式平台中的硬件扩展问题。     

基于可信计算的网络信任管理系统

对可信计算平台的应用和实施作了初步探讨,指出可信计算平台应用的基本目标就是要把信任链延伸到网络上,并构建网络信任管理系统.基于网络信任管理系统结合信息保密网的应用给出可信计算平台的应用方案.在研究整体信任解决方案后,使用信任延伸模型计算信任值.此方案在广东工业大学研究生管理系统中得到了应用. 更多还原     

虚拟可信平台层次化安全体系结构设计

针对虚拟化技术给计算平台带来的一些新的安全问题,提出一种以虚拟机应用安全为核心的虚拟可信计算平台安全体系结构,为计算平台建立一种层次化的可信计算基(TCB):由硬件信任根TPM/TCM支持、可信虚拟机监控器(TVMM)以及安全管理器(SM)由底至上3个层次共同组成.基于开源XEN,设计了一种可保证虚拟机(VM s)及其应用安全的虚拟可信平台实例,它支持远程证实、信息流控制、安全迁移和私密性保护等安全机制.分析结果表明,实例系统可灵活支持其上虚拟机应用实现不同安全目标.     

基于可信计算技术构建电力监测控制系统网络安全免疫系统

电力系统是国家重要基础设施,电网调度控制系统是现代大电网安全稳定运行的重要手段,也是国家级网络对抗中的重点攻击目标。中国电网已经全面建成了以网络隔离及边界防护为主的网络安全纵深防护体系,但面对以快速演进的恶意代码为主要技术手段的APT攻击,存在防护技术滞后于攻击手段、安全功能制约于业务功能、防护措施影响控制业务实时性等问题。可信计算是一种运算与保护并行结构的计算模式,通过保持计算环境及计算逻辑的完整性,为计算平台提供了对恶意代码、非法操作的自主免疫能力。基于可信计算技术,建立电力监测控制系统网络安全免疫系统,由控制主站系统电力可信计算平台、可信网络通信及可信现场测控终端构成,覆盖电力控制业务从现场监测、通信、计算分析、控制指令下达与执行全部环节,为电力控制系统提供了一种行之有效的主动防御机制。主站系统电力可信计算平台包括作为信任根的可信密码模块硬件和嵌入到操作系统内核的可信软件基两个核心组件,实现计算机的可信引导,对操作系统及应用程序的完整性度量、强制访问控制和强制执行控。电力可信计算平台在标准的信任链构建方法基础上,在操作系统引导器中植入度量代码,通过CPU实模式驱动下的可信密码硬件对系统引导程序代码完整性进行回溯度量。与当前通用的可信计算技术实现方式相比,电力可信计算平台将度量的起点从操作系统前推到操作系统引导器,从而使得系统安全性大幅度提升。结合电网调度控制系统中的安全标签机制,电力可信计算平台对应用进程实现了融合操作系统层和应用层的双重强制访问控制。结合调度数字证书系统,实现了应用程序预期值安全管理,确保预期值的真实性与权威性。电力可信计算平台使用了计算组件中的原生安全功能,无需对业务程序、逻辑和系统资源进行改动,避免了对在运业务系统进行大规模改造,在工程上切实可行。全面的测试及广泛的工程实践表明,电力可信计算平台消耗系统资源少,运行效率完全满足控制业务实时性要求,对业务功能没有任何干扰。基于可信计算技术构建的网络安全免疫系统,为电力监测控制系统提供了一套高效率、高强度防护机制,对恶意代码、非法操作具有主动防御能力,同时也适用于其他业务逻辑固定、系统更新不频繁、安全等级要求高的工业控制系统。     

vTSE:一种基于SGX的vTPM安全增强方案

针对现有虚拟化可信平台架构中vTPM（virtual trusted platform module）实例缺乏有效安全保障的问题,提出一种基于Intel SGX（software guard extension）的虚拟可信平台模块安全增强方案——vTSE。该方案利用SGX技术的物理安全隔离特性,将vTPM实例的代码和数据放入SGX提供的安全隔离区域enclave中进行隔离保护;同时vTSE使用SGX具有的基于可信区身份的密封功能加密存储安全隔离区中的非易失数据。通过实验证明了本方案能够在vTPM实例运行时动态地保护其代码和数据的机密性、完整性,同时实现vTPM实例数据的安全存储。最后,从安全性和性能开销两方面进行评估,实验结果表明,vTSE的方案在保证vTPM实例运行和存储安全的同时,增加的性能开销不超过1 ms。     

基于可逆向扩展的可信数据封装存储方案

针对封装存储在应用层多任务环境下不能实现异步封装解封操作,提出了一种改进的可信数据封装存储方案,在可信密码模块(TCM)中引入了一个新的寄存器PCR_R,利用可逆向的度量值扩展方案保证平台应用层状态一致,同时利用可信报告根(RTR)和存储度量日志(SML)提供的实时可信状态证明,在应用层多任务环境下实现了异步封装解封操作。     

基于FPGA的可信平台模块攻击方法

为测试可信计算平台的安全性,提出了一种使用现场可编程门阵列(field program gate array,FPGA)搭建监控平台,针对可信平台模块被动工作模式的特点,采用监听、篡改和伪造输入数据等手段对可信平台模块进行攻击,达到攻击可信计算平台的目的.实验结果证明,现有可信计算平台存在中间人攻击的安全隐患.     

基于代理的隐私CA模型

身份证明是可信计算的基本特征,针对隐私CA可能成为证明过程的性能瓶颈且不存在合适的商业模型的问题,提出了一种基于代理的隐私CA模型,通过代理代替隐私CA签发身份证明证书和引入有效性证书,能有效降低隐私CA负载,提供更强的隐私保护能力,增强隐私CA的安全性,并在此基础上提出了对涉及的3类公钥证书进行撤销的有效方法。     

基于通用智能卡的可信引导方案

为了解决传统的操作系统引导机制存在关键验证信息被绕过的风险和引导数据被篡改的安全隐患,基于可信计算理论,结合带光盘文件系统的智能卡技术,提出了基于通用智能卡的可信引导方案.在不改变智能卡和终端设备的硬件和固件结构的基础上,通过改造智能卡的存储数据和磁盘的引导数据,实现用户身份信息、智能卡和终端设备绑定的安全目标,将可信计算机制从开机加电扩展至应用层,确保操作系统的初始状态可信.通过安全性分析和性能分析,证明终端设备引导的安全性,并且在实际应用中得到了验证.     

层次化行为可信性验证

为了缓解度量粒度细化引发的可用性降低,基于并发理论提出层次化的行为可信性验证模型及方法.将面向行为的可信动态度量的可信性验证中对平台行为依时间序的顺次验证方式,转化为基于一种层次化的预期行为描述的可信性验证,相关定理保证了转化的等价性.效率分析结果表明,层次化的验证方式提高了存储效率和验证效率,能解决细粒度可信动态度量的可行性问题.