可信计算是安全的基础

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1、可 信 计 算 综 述 一 、 可 信 计 算 可 信 是 指 “ 一 个 实 体 在 实 现 给 定目 标 时 其 行 为 总 是 如 同 预 期 一 样的 结 果 ” 。 强 调 行 为 的 结 果 可 预测 和 可 控 制 。 可 信 计 算 指 一 个 可 信 的 组 件 ， 操 作或 过 程 的 行 为 在 任 意 操 作 条 件 下 是可 预 测 的 ， 并 能 很 好 地 抵 抗 不 良 代码 和 一 定 的 物 理 干 扰 造 成 的 破 坏 。可 信 计 算 是 安 全 的 基 础 ， 从 可 信 根出 发 ， 解 决 PC机 结 构 所 引 起 的 安 全问 题 。 可 信

2、 计 算 终 端 基 于 可 信 赖 平 台 模 块（ TPM） ,以 密 码 技 术 为 支 持 、 安 全 操 作系 统 为 核 心 （ 如 图 所 示 ） 安 全 应 用 组 件安 全 操 作 系 统安 全 操 作 系 统 内 核密 码 模 块 协 议 栈主板 可 信 赖 BIOS TPM(密 码 模 块 芯 片 )图 ： 可 信 赖 计 算 平 台 可 信 任 链 传 递 与 可 信 任 环 境 具 有 以 下 功 能 ：确 保 用 户 唯 一 身 份 、 权 限 、 工 作 空 间 的完 整 性 /可 用 性确 保 存 储 、 处 理 、 传 输 的 机 密 性 /完 整 性确 保

3、硬 件 环 境 配 置 、 操 作 系 统 内 核 、 服务 及 应 用 程 序 的 完 整 性确 保 密 钥 操 作 和 存 储 的 安 全确 保 系 统 具 有 免 疫 能 力 ， 从 根 本 上 阻 止病 毒 和 黑 客 等 软 件 的 攻 击 是 国 家 安 全 的 需 要 存 在 的 安 全 问 题 我 国 关 键 信 息 产 品 大 多 是 国 外 产 品 ， 信 息 产品 安 全 后 门 普 遍 存 在 我 国 的 IT基 础 产 业 薄 弱 制 约 了 信 息 安 全 技 术的 发 展 ， 信 息 安 全 尖 端 技 术 多 掌 握 在 外 国 公司 手 中 操 作 系 统 B

4、IOS 芯 片二 、 需 求 和 目 标 存 在 的 安 全 问 题 TCG 发 展 的 TCP会 成 为 未 来 信 息 战 的 工 具 TCG 认 为 可 信 的 CPU、 BIOS、 OS 对 中 国来 说 不 一 定 可 信 TCG 的 TCP让 用 户 对 自 己 的 计 算 机 失 去 了控 制 权 对 策 中 国 对 信 息 安 全 产 品 和 技 术 实 行专 门 管 理 ， 有 相 关 职 能 部 门 归 口管 理 ； 大 力 扶 持 信 息 安 全 技 术 的 国 产 化 鼓 励 相 关 国 家 标 准 的 制 定 问 题中 国 用 户 使 用 国 外 软 硬 件 产 品

5、会 支 付 巨 额 版权 费 遏 制 了 中 国 软 硬 件 技 术 和 产 品 的 发 展 中 国 软 硬 件 产 品 开 发 商 需 要 向 TCG 支 付 巨额 可 信 授 权 和 评 估 费 用对 策 发 展 中 国 自 己 的 TCP 制 定 中 国 自 己 的 TCP标 准 制 定 中 国 自 己 的 可 信 授 权 、 评 估 体 系是 经 济 发 展 需 要 中 国 TCP的 目 标遵 循 TCG 的 TCP技 术 路 线中 国 TCP的 开 放 模 式 ， 在 政 府 领 导 下 TCP用 户 自 行 管 理TCP度 量 平 台 的 可 信 性 ， 但 配 置 和 决 策权

6、由 用 户 决 定发 展 终 端 TCP， 占 领 网 络 可 信 计 算 的 先 机信 任 链 的 延 伸 至 网 络 应 用 ，扩 展 TPM中 基 于 智 能 卡 的 认 证 技 术拓 展 TPM中 对 应 用 的 安 全 运 行 和 保 护的 技 术 中 国 TCP的 目 标以 我 国 自 有 知 识 产 权 的 技 术 与 产 品 构 建 中国 TCP的 可 信 根 和 信 任 链TPM芯 片 技 术主 板 设 计 和 制 造 技 术智 能 卡 、 生 物 识 别 技 术BIOS增 强 技 术安 全 操 作 系 统密 码 技 术 ： 使 用 中 国 自 己 的 密 码 算 法 和标

7、准 2000年 12月 美 国 卡 内 基 梅 隆 大 学 与 美 国 国 家宇 航 总 署 （ NASA） 的 艾 姆 斯 （ Ames） 研 究中 心 牵 头 ， 联 合 大 公 司 成 立 TCPA。 2003年 3月 改 组 为 TCG (Trusted Computing G roup) 2003年 10月 发 布 了 TPM主 规 范 （ v1.2） 具 有 TPM功 能 的 PC机 已 经 上 市 （ IBM、 H P等 ）三 、 TCG 的 动 态 本 地 应 用服 务 提 供 者 （ TSP） 远 程 应 用服 务 提 供 者 （ TSP）RPC客 户RPC服 务TSS 核

8、心 服 务 层 （ TCS）设 备 驱 动 库 （ TDDL） TPM设 备 驱 动可 信 平 台 模 块 （ TPM）可 信 平 台 体 系 结 构核 心 模 式系 统 进程 模 式用 户 进程 模 式 应 用程 序 TCG 规 范 族TCG 主 规 范 系 列 ： 包 括 主 规 范 、 TPM规 范 。平 台 设 计 规 范 系 列 ： 个 人 电 脑 （ PC Platform ） 、 个 人 数 字 助 理 （ PDA Platform ） 、 无 线 移 动 通 讯 设 备 （ cellular Platform ） 等 作 为 可 信 计 算 平 台 的 设 计 规 范 。TCG

9、 软 件 栈 规 范 系 列 ： 主 要 规 定 了 可 信 计 算 平 台 从 固 件 到 应 用 程序 的 完 整 的 软 件 栈 . TCG 规 范 族TCG 主 规 范 ： TCG main Spec v1.1 可 信 计 算 平 台 的 普 适 性 规 范 ， 支 持 多 平 台 ：PC / PDATCG PC规 范 ： TCG PC Spec v1.1 可 信 计 算 平 台 的 PC规 范TPM Main Spec v1.2系 列 可 信 计 算 平 台 的 信 任 根 可 信 计 算 模 块 规 范TSS （ TCG Software Stack） v1.1 操 作 系 统 上

10、 的 可 信 软 件 接 口 规 范 ， 英 特 尔 公 司 的 LT计 划 ： LT技 术 是 英 特 尔 公 司 提 出 的 新 一 代 PC平 台 的 安 全 解 决方 案 。 它 和 TCG 推 出 的 PC实 施 规 范 有 所 区 别 ， 它 用 到了 TCG 定 义 的 TPM， 基 于 此 来 构 建 自 己 的 安 全 架 构 。区 别 在 于 LT技 术 扩 展 了 TCG 所 定 义 的 可 信 计 算 的 功 能和 范 围 。 LT是 多 种 硬 件 技 术 的 结 合 ， 可 以 说 ： LT = CPU + TPM + Chipset + Protected I/O

11、。 英 特 尔 认 为 当 前 个 人计 算 机 上 主 要 存 在 的 软 件 攻 击 隐 患 有 ： 用 户 输 入 输 出的 脆 弱 性 ， 很 容 易 在 I/O通 路 上 对 数 据 进 行 伪 造 或 篡 改 ，尤 其 是 显 示 设 备 的 缓 存 直 接 是 可 存 取 的 ， 如 果 不 控 制 ，所 见 到 的 输 出 将 不 能 确 保 是 真 实 可 信 的 ； 内 存 访 问 的脆 弱 性 ， 获 得 特 权 级 的 恶 意 代 码 可 以 对 内 存 的 任 意 位置 进 行 访 问 ， 而 DMA控 制 器 也 可 以 不 经 过 CPU直 接 对内 存 进 行

12、访 问 ， 如 果 仅 从 软 件 来 控 制 ， 是 远 远 不 够 的 。 针 对 上 述 问 题 ， 英 特 尔 提 出 基 于 硬 件 的 安 全 解 决 方 案 ，包 括 以 下 几 个 主 要 部 分 ： CPU： 支 持 进 程 间 隔 离 ， 对 执 行 进 行 保 护 ， 包 括 扩 充 安全 指 令 集 ， 以 及 寻 址 结 构 ； TPM： 支 持 密 封 存 储 ， 提 供 用 于 用 户 认 证 和 平 台 验 证 的各 种 密 码 支 持 Chipset： 支 持 内 存 隔 离 ， 域 管 理 ， 解 决 DMA通 道 对 内存 访 问 的 问 题 ， 也 为

13、建 立 有 保 护 的 输 入 输 出 环 境 提 供硬 件 支 持 Protect I/O： 涉 及 到 各 种 外 部 设 备 及 接 口 ， 建 立 有 保护 的 输 入 输 出 还 需 要 对 外 部 设 备 及 接 口 进 行 改 造 LT技 术 的 安 全 特 性 总 结 为 以 下 四 点 ： 执 行 保 护 ： 从 硬 件 上 支 持 应 用 间 的 隔 离 ， 称 为“ 域 隔 离 ” ； 可 验 证 性 ： 能 够 向 本 地 和 远 程 实 体 提 供 平 台 身份 或 配 置 环 境 是 否 可 信 的 验 证 ； 安 全 存 储 ： 通 过 TPM进 行 重 要 信

14、息 的 密 封 存 储 ，其 本 身 的 硬 件 特 性 就 保 证 比 存 放 在 其 他 设 备 上要 安 全 得 多 ， 同 时 TPM又 具 有 证 实 的 能 力 ， 通过 对 存 放 的 密 封 数 据 的 检 验 和 鉴 别 ， 更 好 地 保护 数 据 的 完 整 性 和 秘 密 性 ； 输 入 输 出 的 保 护 ： 芯 片 组 和 外 部 接 口 经 过 安 全设 计 ， 可 以 建 立 基 于 硬 件 保 护 的 可 信 通 道 。 在 应 用 模 式 上 ， 考 虑 到 兼 容 性 ， LT技 术引 入 了 标 准 环 境 和 保 护 环 境 ， 并 且 两 种环 境

15、是 并 存 的 ， 如 果 一 旦 安 全 应 用 需 要运 行 ， 系 统 将 通 过 一 系 列 步 骤 在 标 准 环境 下 建 立 一 个 平 行 的 保 护 环 境 ， 应 用 一旦 处 于 保 护 环 境 下 ， 将 能 够 使 用 LT提 供的 各 种 安 全 功 能 ， 同 时 ， 该 环 境 本 身 也是 可 信 的 ， 不 会 被 不 可 信 的 应 用 破 坏 ，因 为 保 护 环 境 和 标 准 环 境 是 互 相 隔 离 的 。标 准 环 境 则 仍 然 运 行 着 现 有 的 普 通 应 用 。 微 软 下 一 代 安 全 计 算 基 （ NG SCB） 计 划 ：

16、 微 软 在 2002年 提 出 了 “ palladium”计 划 ， 随 后改 为 NG SCB（ 下 一 代 安 全 计 算 基 础 ， Next G eneration Secure Computing Base） 。 目 的 是为 构 建 下 一 代 安 全 计 算 平 台 环 境 提 供 基 于 硬 软件 的 整 套 方 案 。 微 软 计 划 在 下 一 代 代 号 为“ longhorn”的 操 作 系 统 中 采 用 该 技 术 。 NG SCB技 术 框 架 的 基 本 结 构 可 以 划 分 为 三 层 ：最 底 层 为 硬 件 支 持 层 称 为 SSC（ Secure

17、 Support Component） ； 运 行 在 其 上 的 是 与 操作 系 统 内 核 在 同 一 个 环 上 的 核 心 模 块 ， 通 过 该模 块 来 提 供 对 SSC的 访 问 ， 同 时 提 供 各 种 安 全功 能 支 持 ， 称 为 Nexus； 上 面 是 应 用 层 ， 由 称为 NCA（ Nexus Computing Agent） 的 代 理 来执 行 。 NGSCB技 术 也 提 供 四 个 新 的 安 全 特 性 ， 同 LT技 术 非 常 类似 ： 进 程 隔 离 ： 确 保 应 用 之 间 不 能 访 问 对 方 空 间 ， 甚 至 连 操作 系 统

18、本 身 也 无 法 做 到 ， 它 是 由 nexus建 立 并 维 护 的 ，由 硬 件 提 供 支 持 ; 密 封 存 储 ： 包 含 认 证 机 制 的 加 密 保 护 ， 即 只 有 可 信 的 应用 ， 或 由 可 信 应 用 委 任 的 其 他 实 体 才 可 以 访 问 该 信 息 ; 安 全 通 路 :在 输 入 输 出 和 nexus之 间 建 立 基 于 硬 件 的 安 全通 道 ， 恶 意 代 码 无 法 对 输 入 输 出 数 据 进 行 刺 探 ， 或 进 行模 拟 及 篡 改 ; 可 验 证 性 ： 平 台 的 相 互 认 证 机 制 ， 同 时 也 可 以 鉴 别

19、 远 程或 本 地 平 台 软 硬 件 配 置 及 应 用 的 可 信 。 即 将 发 布 的 Windows Vista版 本 全 面 实 现可 信 计 算 功 能 ， 运 用 TPM和 USBKEY实现 密 码 存 储 保 密 、 身 份 认 证 和 完 整 性 验证 。实 现 了 版 本 不 能 被 篡 改 、 防 病 毒 和 黑 客攻 击 等 功 能 。 我 国 在 可 信 计 算 技 术 研 究 方 面 起 步 较 早 ，技 术 水 平 不 低 。 在 安 全 芯 片 、 可 信 安 全 主机 、 安 全 操 作 系 统 、 可 信 计 算 平 台 应 用 等方 面 都 先 后 开

20、展 了 大 量 的 研 究 工 作 ， 并 取得 了 可 喜 的 成 果 四 、 国 内 的 进 展 早 在 九 十 年 代 ， 因 军 队 的 特 珠 要 求 ， 我军 开 发 了 PC机 安 全 防 护 系 统 ， 实 现 了 可信 防 护 ， 其 结 构 、 功 能 与 TCP类 同 。 2000年 ， 瑞 达 公 司 开 始 可 信 安 全 计 算 机 的 研发 工 作 ， 2004年 ， 武 汉 瑞 达 信 息 安 全 产 业 股份 有 限 公 司 推 出 自 主 知 识 产 权 的 可 信 计 算 机产 品 ， 并 通 过 国 密 局 主 持 的 鉴 定 ， 鉴 定 意 见明 确

21、为 “ 国 内 第 一 款 可 信 安 全 计 算 平 台 ” 。 从 2004年 开 始 ， 瑞 达 公 司 可 信 计 算 产 品 结 合国 家 涉 密 部 门 、 省 级 党 政 机 关 、 国 家 安 全 部门 、 公 安 部 门 、 电 子 政 务 系 统 和 电 信 、 电 力 、金 融 等 国 家 等 领 域 的 业 务 需 求 开 展 应 用 研 究 ，目 前 已 展 开 了 省 级 党 政 机 要 系 统 的 应 用 试 点工 作 。 联 想 公 司 和 中 科 院 计 算 所 也 较 早 的 开 展 了 安全 芯 片 和 安 全 计 算 机 的 研 究 工 作 。 联 想

22、公 司安 全 芯 片 的 研 发 工 作 2003年 在 国 密 办 立 项 ，2005年 4月 完 成 了 安 全 芯 片 的 研 制 工 作 ， 其 安全 主 机 产 品 计 划 在 2005年 内 推 出 。 其 安 全 芯片 和 可 信 PC平 台 已 通 过 国 密 局 主 持 的 鉴 定 。 兆 日 公 司 是 我 国 较 早 开 展 TPM芯 片 研 究 工 作的 企 业 。 2005年 4月 ， 兆 日 科 技 推 出 符 合 可 信计 算 联 盟 （ TCG ） 技 术 标 准 的 TPM安 全 芯 片 ，并 已 经 开 展 了 与 长 城 、 同 方 等 多 家 主 流 品

23、 牌电 脑 厂 商 的 合 作 。 其 安 全 芯 片 已 通 过 国 密 局主 持 的 鉴 定 。 应 用 集 成 的 企 事 业 单 位 纷 纷 提 出 可 信 应用 框 架 ， 如 天 融 信 公 司 的 可 信 网 络 框 架 、卫 士 通 公 司 的 终 端 可 信 控 制 系 统 、 鼎 普公 司 的 可 信 存 储 系 统 等 。 2005年 1月 全 国 信 息 安 全 标 准 化 技 术 委 员会 在 北 京 成 立 了 WG 1 TC260可 信 计 算 工作 小 组 。 WG 3也 开 展 了 可 信 计 算 密 码 标准 的 研 究 工 作 。国 家 “ 十 一 五 ”

24、 规 划 和 “ 计 划 ”中 ， 将 把 “ 可 信 安 全 计 算 平 台 研 究 ” 列入 重 点 支 持 方 向 ， 并 有 较 大 规 模 的 投 入与 扶 植 。国 家 发 改 委 、 信 息 产 业 部 在 “ 十 一 五 ”发 展 规 划 中 也 作 为 发 展 重 点 面 临 国 际 上 强 大 的 竞 争 压 力 ，必 须 加 强 联 盟 、 做 大 做 强 五 、 发 展 重 点1、 基 于 可 信 计 算 技 术 的 可 信 终 端 是 发 展 产业 的 基 础 可 信 终 端 （ 包 括 PC、 网 络 处 理 节 点 、手 机 以 及 其 它 移 动 智 能 终 端

25、 等 ） 是 以 可信 平 台 模 块 (TPM)为 核 心 ， 它 并 不 仅 仅是 一 块 芯 片 和 一 台 机 器 ， 而 是 把 CPU、操 作 系 统 、 应 用 可 信 软 件 以 及 网 络 设 备融 为 一 体 的 基 础 设 备 ， 是 构 成 可 信 体 系的 装 备 平 台 ， 应 抓 大 力 度 研 制 开 发 。 2、 高 性 能 可 信 计 算 芯 片 是 提 高 竞 争 能 力 的核 心 可 信 计 算 核 心 是 TPM芯 片 ， TPM的 性 能决 定 了 可 信 平 台 的 性 能 。 不 仅 要 设 计 特殊 的 CPU和 安 全 保 护 电 路 ， 而

26、 且 还 要 内嵌 高 性 能 的 加 密 算 法 、 数 字 签 名 ， 散 列函 数 、 随 机 发 生 器 等 ， 是 体 现 国 家 主 权与 控 制 的 聚 焦 点 ， 是 竞 争 能 力 的 源 动 力 。 3、 可 信 计 算 理 论 和 体 系 结 构 是 持 续 发 展 的 源 泉 。 可 信 计 算 概 念 来 自 于 工 程 技 术 发 展 ， 到 目 前为 止 还 未 有 一 个 统 一 的 科 学 严 谨 的 定 义 ， 基础 理 论 模 型 还 未 建 立 。 因 此 现 有 的 体 系 结 构还 是 从 工 程 实 施 上 来 构 建 ， 缺 乏 科 学 严 密

27、性 。必 须 加 强 可 信 计 算 理 论 和 体 系 结 构 研 究 ， 对安 全 协 议 的 形 式 化 描 述 和 证 明 ， 逐 步 建 立 可信 计 算 学 科 体 系 。 4、 可 信 计 算 应 用 关 键 技 术 是 产 业 化 的 突 破 口 可 信 计 算 平 台 最 终 目 的 是 保 护 应 用 资 产 的 安全 ， 其 主 要 技 术 手 段 是 使 用 密 码 技 术 进 行 身份 认 证 ， 实 施 保 密 存 储 和 完 整 性 度 量 ， 因 此在 TPM的 基 础 上 ， 如 何 开 发 可 信 软 件 栈（ TSS） 是 提 高 应 用 安 全 保 障

28、的 关 键 。 可 信计 算 平 台 广 泛 应 用 ， 产 业 化 规 模 也 就 大 了 。 5、 可 信 计 算 相 关 标 准 规 范 是 自 主 创 新 的 保 护 神 我 国 可 信 计 算 平 台 研 究 起 步 不 晚 ， 技 术 上 也有 一 定 优 势 ， 但 至 今 还 没 有 相 应 的 标 准 规 范 ，处 于 盲 目 的 跟 踪 和 效 仿 TCG 的 建 议 。 这 样 很可 能 丧 失 已 经 取 得 的 自 主 知 识 产 权 的 创 新 。可 信 计 算 是 以 密 码 技 术 为 基 础 ， 每 个 国 家 都有 相 关 的 密 码 政 策 和 法 律 ，

29、 即 使 采 用 美 国 的密 码 算 法 的 中 国 可 信 计 算 产 品 也 不 可 能 推 销到 美 国 。 我 国 应 加 大 力 度 制 定 相 关 标 准 规 范 ，强 制 执 行 ， 严 格 测 评 认 证 ， 保 障 我 国 在 可 信计 算 领 域 自 主 创 新 。 国 际 大 公 司 发 展 TCP的 目 的 是 要 保 持 自 己 的 垄断 ， 控 制 别 国 的 计 算 机 产 业 。 涉 及 国 家 安 全 与 重 要 产 业 必 须 有 国 家 强 制 性 标准 。 可 信 计 算 标 准 我 国 有 充 实 的 技 术 与 应 用 的 基 础 ，TCG 还 未

30、 形 成 ISO的 标 准 是 先 机 ， 可 信 计 算 重点 是 自 我 防 护 ， 与 其 他 互 通 性 要 求 不 高 ， 核 心技 术 是 密 码 综 合 使 用 ， 必 须 符 合 国 家 密 码 管 理条 例 。六 、 自 主 创 新 ， 抓 紧 标 准 制 定 国 家 标 准 关 系 到 国 家 信 息 安 全 和 经 济 利益 。 目 前 ， 我 国 信 息 产 业 核 心 技 术 主 要依 赖 于 国 外 ， 专 利 和 技 术 标 准 缺 乏 影 响着 国 家 经 济 利 益 和 竞 争 能 力 。专 利 保 护 涉 及 企 业 竞 争 地 位 和 经 济 利 益 ，而

31、 标 准 更 标 志 着 产 业 、 行 业 乃 至 国 家 自主 创 新 能 力 。谁 掌 握 了 标 准 的 制 定 权 ， 谁 的 技 术 就 可能 成 为 标 准 ， 谁 就 将 拥 有 市 场 和 产 业 的主 动 权 和 控 制 权 。 与 国 外 接 轨 更 重 要 是 把 我 国 的 标 准 归入 国 际 标 准 的 组 成 部 分 ， 而 不 是 照 抄国 外 标 准 。吸 收 TD-WCDMA成 为 3G 国 际 标 准 的经 验 ， 以 及 WAPI的 经 验 和 教 训 。 可 信 计 算 标 准 要 先 立 足 国 内 ， 再 争 取 成为 国 际 标 准 ， 占 世

32、 界 一 席 之 地 。抓 紧 以 密 码 技 术 为 基 础 的 可 信 计 算 有 关的 技 术 标 准 制 定 ， 覆 盖 TCG 规 范 ， 成 为国 家 强 制 性 的 标 准 。 打 基 础 ： 密 码 平 台 规 范构 平 台 ： 可 信 节 点 平 台 （ PC、 PDA、 移 动 终 端 ）建 主 体 ： TPM、 TSS、 TNC成 体 系 ： 各 层 次 的 配 套 标 准 规 范 目 前 我 国 信 息 安 全 建 设 正 处 在 一 个 关 键时 期 ， 发 展 可 信 计 算 是 具 有 战 略 意 义 的事 情 ， 我 们 必 须 走 符 合 我 国 国 情 的 发 展道 路 ， 加 强 联 合 、 自 主 创 新 。 从 而 满 足我 国 信 息 化 建 设 的 迫 切 需 要 ， 促 进 我 国信 息 安 全 事 业 的 发 展 。 谢 谢 ！