白话TPM

呱牛
2020-12-10 16:34:43
技术之外
技术之外可信计算

TPM，可信平台模块，是一种加密协处理器，很多PC上都配有TPM芯片，主要是用来保护个人计算机的安全；

国际标准组织是可信计算组织TCG(Trusted Computer Group,TCG)，经历了1.1b，1.2和2.0版本三个阶段；

对TPM的理解，普通用户可以理解成每台计算机都有的保险箱，那么有没有保护你计算机里面贵重的资源呢？

计算机最宝贵的是操作系统，然后是其上运行的应用软件，TPM如何保证操作系统的安全呢？应用软件的安全性又是如何保证的呢？

可信和安全的关系，两者是相辅相成的，可信是安全的基础，了解可信才能更好地了解安全，才能为构建更稳固的安全体系，所以首先需要解决硬件上运行对象是否可信的问题，可信了，就有了安全的基础；

那么如何证明计算机是可信的呢？身份证明？

TPM可以进行度量，对运行在计算机上的程序（包括操作系统）进行体检，生成度量报告，证明计算机是可信的，并具备远程证明的能力；

信任如何证明呢？通过信任链，信任具备可传递性，比方曹操是可信的，所以他的儿子也是可信的，他的孙子也必然是可信的，尽管可信的不一定是安全的；这里涉及到信任根的问题，国外使用的可信根是TPM芯片，其中保存的是国际认证通过的算法能力、国外机构认证过的EK背书密钥，根证书等信息，这也是为什么国内发展自己的可信标准，并推进支持国家密码算法的可信密码模块作为可信根的初衷，毕竟可信根掌握在别人手中多少是不放心的，因为可信根(Root of trust)是无条件被信任的，系统并不检测可信根的行为，因此可信根是否真正值得信任，是系统可信的关键。

TPM有什么用？

ThinkPad笔记本中的TPM安全芯片可以与指纹识别模块一起使用，普通笔记本中的指纹识别技术一般是把指纹验证信息储存在硬盘中，而ThinkPad中的TPM安全芯片则是直接将指纹识别信息置于安全芯片中。一旦遭到暴力破解，安全芯片就启动自毀功能，这样保证了您的个人信息资料不会泄密。其他用途可以参考：国外的TPM和国内的TCM安全芯片

安全形式和概念：

消息：在双方间传送的字节序列；

机密性：防止未授权方查看消息内容；

认证：将消息关联到创建者，使接收方可以确定只有创建者能发送这条消息；

授权：证明用户被允许执行这个操作；

抗重放：防止攻击者对有效消息进行再利用；

不可否认性：防止发送方否认其发送了消息；

更进一步理解TPM、以及TPM的接口TSS协议栈能力：

TPM实体

TPM实体是一个可以通过句柄直接索引到的项目；

实体不只是对象，这里实体类型包括：永久性实体（hierarchy、字典攻击锁定机制和PCR）;非易失性实体（NV索引），对象（密钥和数据）；易失性实体（各种类型的会话）

特别是对象的概念容易混淆，TPM对象要么是密钥，要么是数据，它有一个公开部分，也可能有一个私有部分，例如非对称私钥，对称密钥或者是加密后的数据。对象隶属于一个hierarchy。所有对象都有相应的授权数据和授权策略，与NV索引一样，对象的策略在创建后就不能被修改。当一个对象在命令中使用时，对象创建时，由用户决定哪些命令可以使用授权数据知晓，哪些命令只能使用策略来执行。

通常情况下，大部分的对象都是密钥。

hierarchy有四种：平台hierarchy、存储hierarchy、背书hierarchy或者空hierarchy。

Hierarchy是一个实体的集合，其相互关联，并作为一个组来被管理。

Hierarchy的实体包括永久性实体（hierarchy句柄）、在树根的主对象和其他对象，如树中的密钥。

NV索引属于一个hierarchy，但不在树中。

TSS简称TPM软件栈，允许应用程序以一种便携额方式调用栈中各层的API，TSS主要包含几层：特征API(Feature API、FAPI)、增强系统API(ESAPI)、系统API(SAPI)、TPM命令传输接口（TCTI）、TPM访问代理(TAB)、资源管理器(RM)和设备驱动。

FAPI层的API能够符合80%的用例场景，确实对简化使用TPM的功能和提升开发效率很有帮助。

近期看了一段时间的TSS协议栈代码，应用层面如果没有FAPI的封装，使用起来确实会相当困难，并且也没法解决对单个TPM设备的互斥访问和冲突问题！

呱牛笔记