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.     

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.     

一种柔性可信计算机模型与实现方法

基于可信计算组织提出的可信计算原理和安全技术规范，设计了一种柔性可信计算机模型(FTPC)，阐述了该模型的信任机制和实现方法。FTPC通过增强传统BIOS的安全功能，以BIOS核心代码为可信根核，将可信计算模块(TPM)封装成块设备，并通过计算机USB接口实现TPM与BIOS和操作系统的交互。FTPC采用实体的身份认证、完整性度量和密封存储等技术，无需改变现有计算机硬件体系结构即可支持可信计算，FTPC具有易实施和应用灵活的特点。     

基于TPM的嵌入式可信计算平台设计

增强工业嵌入式系统的安全性是当今工业信息安全领域研究的核心议题。只依靠软件的安全机制已经不能充分地保护信息安全,而现有的可信平台模块是专为个人计算机设计的,不能满足工业嵌入式系统的特殊需求。通过研究可信计算技术,设计了基于可信平台模块TPM的嵌入式可信计算平台,并从软件结构和硬件结构,分析了可信平台模块和信任链的传递机制。最后,在ZYNQ硬件平台上进行可信验证,通过内核伪造攻击测试,验证了设计的正确性,从而确保了工业嵌入式平台的安全可信。     

一种可信虚拟平台构建方法的研究和改进

为了减小虚拟环境下虚拟可信平台模块(v TPM)实例及系统软件可信计算基(TCB)的大小,同时进一步保护v TPM组件的机密性、完整性和安全性,解决传统虚拟可信计算平台下可信边界难以界定的问题,文章提出了一种新的构建可信虚拟平台的方法和模型。首先,将Xen特权域Domain 0用户空间中弱安全性的域管理工具、v TPM相关组件等放置于可信域Domain T中,以防止来自Domain 0中恶意软件的攻击及内存嗅探,同时作为Xen虚拟层上面的安全服务实施框架,Domain T可以给v TPM的相关组件提供更高级别的安全保护。其次,通过重构Domain 0中拥有特权的管理和控制应用软件,将特权域的用户空间从可信计算基中分离出来,进而减小虚拟可信平台可信计算基的大小。最后,设计并实现了新的基于可信虚拟平台的可信链构建模型。通过与传统可信虚拟平台比较,该系统可以有效实现将虚拟化技术和可信计算技术相融合,并实现在一个物理平台上同时运行多个不同可信级别的操作系统,且保证每个操作系统仍然拥有可信认证等功能。     

基于国产处理器的可信系统研究与实现

根据可信计算组织TCG的可信计算规范,结合信任链的思想,基于国产处理器龙芯2F以及可信平台模块TPM,设计了基于龙芯处理器的可信计算平台,包括可信系统硬件层、可信BootLoader层和可信操作系统层,并设计了整个系统的启动程序,建立信任链,实现基于国产处理器的可信系统构建。     

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。     

一种新的用户登录可信认证方案的设计与实现

用户登录身份认证是建立操作系统可信性中一个非常重要的环节。操作系统采用口令、智能卡、USBKEY，甚至还采用了指纹、虹膜等认证方式来确认用户的身份，除了存在密码容易被遗忘、猜测、截获等一系列安全隐患外，还存在身份信息的存储安全和单向认证问题。基于可信计算联盟的规范，分析了操作系统用户登录传统认证方式的缺陷，提出了一种新的用户登录认证方式：基于可信平台模块(TPM)的用户登录可信认证。该认证方式是利用PC机USB接口外接TPM，将用户的身份信息、相关的密钥信息等存储在TPM中，并利用USBKEY技术、动态的口令技术来确保用户身份的真实可信。该认证方式克服了操作系统用户登录传统认证方式的缺陷，支持双向认证，为计算机获得更高的安全保障，进一步建立可信计算环境提供了基础。     

基于无干扰理论的可信链模型

可信计算的相关研究已成为当前国内外信息安全方面的研究热点和趋势之一,可信计算技术也成为构建安全计算机系统行之有效的新技术.目前可信计算理论的发展滞后于技术的发展,针对可信计算中可信链传递缺乏理论模型的问题,将无干扰理论引入到可信计算领域,提出了计算机系统可信的基本理论,从动态的角度建立了基于无干扰理论的可信链模型,并对该模型进行了形式化描述和验证,而且实现了基于Linux操作系统内核的可信启动过程.其实现思路对于可信计算理论的发展和应用具有很好的参考价值.     

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。     

基于终端可信的分层可信平台模型研究

给出了基于终端可信的分层可信平台的研究,它是信息安全领域的一个新方向是一个结合平台硬件、安全操作系统、应用系统的完整的平台系统。基于终端可信的分层可信平台从客户终端系统的引导阶段出发构建完整的可信链,保证了可信计算平台的安全性,使信任的传递从用户到用户,进而实现真正的对于用户体验的可信计算。     

嵌入式系统可信启动机制设计与实现

嵌入式系统在生活中不可或缺,如何增强其安全性是急需解决的问题;现有解决办法局限于理论层面且不符合嵌入式系统实际需求;为实现嵌入式系统安全启动并满足其实际应用需求,设计并实现了嵌入式系统可信启动机制;该机制以可信计算理论为基础,提出一种适用于嵌入式环境的高效、透明的可信框架模型,设计完成嵌入式可信计算硬件模块(ETHM)以及其逻辑结构,构造可靠稳定的接口机制,实现了完整的可信链传递、操作系统高可信启动机制等技术的集成设计;通过实验验证,该可信机制对操作系统安全性可以进行准确判定,并做出正常启动或发出警告的正确指令;实验结果表明,该可信机制具备安全性、可靠性、高效性的特点,并满足嵌入式系统实际应用需求.     

基于Java智能卡的可信计算环境研究

操作系统可信是建立可信计算环境的关键环节,但还没有可行的度量操作系统的方案。针对该问题,基于现有计算环境(普通PC平台),提出一种基于Java智能卡的可信计算环境模型及实现方案。该方案以Java智能卡为基础,将可信计算机制扩展到操作系统和应用程序,在不改变现有计算平台结构的情况下构建了可信计算环境。     

具有瀑布特征的可信虚拟平台信任链模型

将虚拟化技术与可信计算相结合构建的可信虚拟平台及其信任链模型是目前的一个研究热点。目前大部分的研究成果采用在虚拟平台上扩展传统信任链的构建方法,不仅模型过粗且逻辑不完全合理,而且还存在底层虚拟化平台和顶层用户虚拟机两条分离的信任链问题。为此,提出一种具有瀑布特征的信任链模型——TVP-QT,该模型以硬件可信平台模块（TPM）为起点,在底层虚拟化平台和顶层用户虚拟机信任链之间加入可信衔接点。当信任链从底层虚拟化平台传递到可信衔接点时,由可信衔接点负责对用户虚拟机的可信虚拟平台模块（vTPM）进行度量,之后将控制权交给vTPM,由vTPM负责对用户虚拟机启动的组件及应用进行度量。该模型中可信衔接点具有承上启下的瀑布特征,能满足虚拟化环境的层次性和动态性特征,保证了整个可信虚拟平台的可信性。不仅从理论上证明了该模型的正确性,而且对实例系统的分析和讨论也表明了该模型的通用性与可行性;在Xen中对该模型进行了仿真实验,实验结果表明该信任链传递理论可以保证可信虚拟化环境在整个运行过程是安全可信的。     

基于可信计算的移动设备上的软件行为控制策略

简要介绍可信移动平台的思想,在软件行为方面提出了一个基于可信平台的手机访问控制策略,并给出基于可信计算核心安全硬件可信平台模块在这个策略模型上的应用及实现方法.     

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Java智能卡的可信度量模块设计

可信计算平台只执行被信任根担保的程序,可信度量技术是可信计算的核心和信任链传递的关键.但目前的复杂操作系统及应用程序仍无法被有效度量、信任链仍无法真正向上传递.本文提出了一种在不可信计算环境中直接确保应用程序可信的解决方案,构建一个基于Java智能卡虚拟机的、适于建立可信计算机制的计算环境,并设计出适合于Java智能卡环境的可信度量模块从而保证卡内从信任根到应用程序运行及结果的可信性.     

新的可信网络框架研究

由于传统可信网络接入技术存在接入网络后缺乏保护、对安全芯片的利用率低和信任链传递不够完善的不足,因此在综合可信网络关键技术的基础上,基于可信平台模块(TPM)提出一种新的可信网络框架.该框架在提高TPM安全芯片利用率的同时,增强了可信网络的安全性,使可信网络用户得到更高级别的安全保护,可信度量以及数据加密传输等技术的应用确保该框架具有更高的安全性、可靠性、可信性和匿名性.     

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.