基于虚拟可信平台模块的完整性度量方案研究

针对SHA-1摘要算法不安全导致硬件TPM不可信的问题,文章提出一种基于虚拟可信平台模块的完整性度量方案。该方案引入自更新度量框架,将时间戳的摘要值附于度量组件后,并加入随机数以规避时钟攻击。文章还设计了与vTPM度量列表形式相似的自更新日志,以完善度量验证。文章在基于Xen的实验环境下对方案进行功能性验证,实验结果表明,该方案可使攻击者的攻击时间成本呈平方级增加,完整性度量的安全性得到大幅度提高。

嵌入式系统可信平台模块研究

如何有效增强嵌入式系统的安全性是信息安全领域研究的热点和难点之一.相关研究表明,可信平台模块对于有效提高信息系统的安全性十分重要.然而,现有的可信平台模块是为个人计算机设计的,并不能满足嵌入式系统特有的应用需求.针对上述问题,设计了一种适应嵌入式环境的新型嵌入式可信平台模块(embedded trusted platform module,ETPM).作为嵌入式可信平台模块的重要组成部分,总线仲裁提高了ETPM的控制能力,增强了嵌入式系统的安全性;对称密码引擎提高了嵌入式系统的对称密码运算效率;系统备份恢复增强了嵌入式系统的可靠性.除此之外,ETPM还能够支持嵌入式平台的星型信任度量模型.这一设计已经在可信PDA中进行了实验验证,实验表明嵌入式可信平台模块是实用、高效、可靠、安全的.

虚拟可信平台模块动态信任扩展方法

将可信计算技术应用到虚拟计算系统中,可以在云计算、网络功能虚拟化(network function virtualization,简称NFV)等场景下,提供基于硬件的可信保护功能.软件实现的虚拟可信平台模块(virtual trused platform module,简称v TPM)基于一个物理TPM(physical TPM,简称p TPM),可让每个虚拟机拥有自己专属的TPM,但需要将对p TPM的信任扩展到v TPM上.现有方法主要采用证书链来进行扩展,但在虚拟机及其v TPM被迁移后,需要重新申请v TPM的身份密钥证书,可能会存在大量的短命证书,成本较高,且不能及时撤销旧p TPM对v TPM的信任扩展,也不能提供前向安全保证.提出了一种v TPM动态信任扩展(dynamic trust extension,简称DTE)方法,以满足虚拟机频繁迁移的需求.DTE将v TPM看作是p TPM的一个代理,v TPM每次进行远程证明时,需从一个认证服务器(authenticaiton server,简称AS)处获得一个有效的时间令牌.DTE在v TPM和p TPM之间建立了紧密的安全绑定关系,同时又能明显区分两种不同安全强度的TPM.在DTE里,v TPM被迁移后,无需重新获取身份秘钥证书,旧p TPM可及时撤销对v TPM的信任扩展,而且DTE可提供前向安全性.从原型系统及其性能测试与分析来看,DTE是可行的.

可信平台模块在云计算中的应用

该文分析云计算的发展现状,以及用户的重要数据在云环境下的虚拟数据中心存储过程中所产生的一系列安全问题。针对数据存储过程中所产生的安全问题,我们在云计算中引入了可信平台模块、虚拟化技术以及二者结合的虚拟可信平台模块,并介绍了可信平台模块的基本功能,主机平台上可信链的建立,以及SHA-1算法在云计算中的应用。

虚拟计算平台可信平台模块构建技术研究

对虚拟计算平台的引导过程进行了分析,提出了可信平台模块虚拟构建和物理扩展构建的基本原理和流程。可信平台模块虚拟构建方式采用单一物理可信平台模块通过虚拟机管理器为虚拟机提供逻辑独立的可信安全服务。可信平台模块物理构建方式采用多个物理可信平台模块为虚拟机提供物理独立的可信安全服务。

可信计算平台模块密码机制研究

可信计算已经成为世界信息安全领域的新潮流。介绍了可信计算平台模块(TPM)的基本体系,分析了它的密码机制,指出了其密码机制上的特色与不足。针对现有可信计算组织(TCG)规范中密钥管理授权机制比较复杂的缺点,结合OIAP与OSAP的思想,给出了一种授权复用的技术方案与授权协议,并给出了协议的安全性证明。

云存储中基于可信平台模块的密钥使用次数管理方法

为保护云存储中数据的机密性并控制密钥的使用次数,提出了一种基于可信平台模块的密钥使用次数管理方法.首先,通过基于密文策略的属性加密算法对密钥加密,使得只有满足一定属性的指定用户能够解密密钥.然后在本地将密钥与可信平台模块绑定,保证密钥的安全存储,并利用可信平台模块的物理单调计数器为每一个密钥生成一个虚拟的单调计数器.其次,通过比较单调递增的计数器值和预定的密钥使用次数值,判断密钥是应被删除还是能继续使用,从而控制密钥的使用次数.最后,利用可信平台模块的防物理篡改功能、计数器的单调性和数字摘要防止攻击者对硬盘数据进行重放攻击.实验结果表明,所提出的方案性能开销小,能够安全有效地存储和保护密钥,达到密钥使用次数受限制的目的.

基于QEMU的虚拟可信平台模块的设计与实现

针对可信计算机系统信任链传递过程中的安全性缺陷,提出了在虚拟机中进行信任链传递的虚拟机穿越技术,并在QEMU虚拟机中实现了虚拟可信平台模块。虚拟可信平台模块通过采用信息代理的实现方式并利用虚拟机的封闭性和隔离性为可信计算机系统信任链传递提供了一个安全、高效和透明环境。通过KnoppixLinux分析和比较了QEMU虚拟机中实现的虚拟可信平台模块和Xen中基于可信平台模拟器的虚拟可信平台模块。

可信平台模块自动化测试研究

可信平台模块(trusted platform module,TPM)是信息安全领域新发展趋势可信计算的关键部件,对其进行规范符合性测试非常有必要.由于传统测试方法与经验无法满足精确、易被机器处理的测试要求,状态机理论可为符合性测试的正确性提供理论基础,但易于产生状态爆炸问题.因此,基于TPM规范进行了一致性测试建模,提出相应策略提高测试效率,建立了TPM自动化测试工具.该工具能基于数据库自动生成测试用例,根据状态图进行一致性测试或自定义测试,达到过程可视化的效果.针对待测试产品得出了较为全面一致性结论和基本安全分析,为今后的可信产品安全性测试打下基础.

基于应用π演算的可信平台模块的安全性形式化分析

可信平台模块(trusted platform module,TPM)是信息安全领域热点研究方向可信计算的关键部件,其安全性直接影响整个可信计算平台的安全性,需要对其进行安全性验证.针对已有工作对TPM规范中多类安全性问题进行形式化建模与验证过程中所存在的不足,从分析TPM和使用者的交互过程出发,使用应用π演算对TPM进行形式化建模,把TPM规范中定义的各实体行为特性抽象成为进程的并发安全性问题,在讨论并发进程中机密性、认证性和弱机密性的基础上,对交互模型进行安全性论证,提出并使用自动定理证明工具验证了对应安全属性的改进方案.

基于可信平台模块的虚拟单调计数器研究

分析了存储中常见的重放攻击问题,提出一种基于可信平台模块TPM构造虚拟单调计数器的方案以阻止重放攻击.该方案基于TPM提供的硬件计数器、传输会话与私钥保护3种机制建立起虚拟计数器管理器(virtual counter manager,VCM),再由VCM构造和管理虚拟单调计数器.同时提出了一种VCM恶意行为检测算法,用以确保VCM的可信性,使得该方案的安全性仅依赖于TPM的防篡改性.最后,通过实验分析,提出了2个性能改进方案,以确保方案的可行性.

可信平台模块数据保护能力测试与分析

介绍了关于可信计算的概念,并特别针对可信计算平台联盟的可信计算理念,对可信平台进行了阐述。对可信平台模块(TPM)提供的独有特色的数据保护方式Binding和Sealing进行了测试,通过分析得出基本结论:可信平台在数据保护方面的能力明显不足,可信计算平台模块的计算能力有待于进一步提高。

可信平台模块的形式化分析和测试

可信平台模块(Trusted Platform Module,TPM)是可信计算平台的核心和基础,可信平台模块的功能测试和验证是保证可信平台模块的实现正确性以及规范一致性的重要手段,但是目前尚不存在一种有效严格的可信平台模块测试和功能验证方法,同时可信计算组织给出的TPM规范是描述性的,不利于产品的开发和测试.文中在分析可信平台模块目前存在的一些问题的基础上,以TPM密码子系统为例给出了该子系统的形式化规格说明,并且基于该规格说明,给出了扩展有限状态机模型,最后,将该有限状态机模型应用于测试用例的自动生成,并通过实验验证了形式化测试的有效性.

一种基于可信平台模块的远程证实的设计和实现

在分布式计算中,一个重要的问题是如何验证远程计算机系统的状态。以可信计算联盟(Trusted Computing Group)的可信平台模块为基础,提出一种安全验证远程计算机系统状态的方法,并在Windows系统上实现。通过该远程证实系统,远程的挑战者能够获得证实系统(被验证的系统)运行时的状态。

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.

基于可信平台模块的直接匿名认证协议的研究

以可信平台模块TPM为基础,研究支持可信计算的认证策略,包括简单背书公钥、隐私CA(Privacy Certification Authori-ty)、直接匿名认证DAA(Direct Anonymous Attestation)协议,并对简单背书公钥、隐私CA和直接匿名认证协议进行比较分析。最后,给出了直接匿名认证协议的整个处理流程及应用。

云服务中虚拟机与虚拟可信平台模块数据迁移的研究

主要研究数据存储的基础设施的安全保护。以开源的基础设施Xen的虚拟化可信平台模块vTPM为基础,研究迁移方法中的四个基本需求,再对虚拟机及其虚拟可信平台模块vTPM的运行环境做分析。采用身份加密机制、安全通道以及虚拟迁移等技术,完成安全的数据迁移。最后通过实验对该迁移机制进行安全性分析,得出了此迁移方法是有效且可靠的。

基于可信平台模块的虚拟机安全协议

为了保证虚拟机间通信的安全,存取控制是经常采用的手段。但是存取控制的灵活性和扩展性都有一定的限制。为了克服这一局限性,本文提出了一套针对虚拟机系统的安全协议。安全协议以可信平台模块作为可信根,建立起从底层硬件到虚拟机中应用的信任路径,从而有效并安全地实现了密钥及证书的发放、身份认证、虚拟机间保密通信和密钥及证书更新的功能。此外,本文在Xen中成功实现了这套安全协议。

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。

可信平台模块中16位微处理器FPGA实现与验证

可信计算框架的核心是称为可信平台模块(Trusted Platform Module)的可信芯片。提出一种新型设计理念,尝试在FPGA芯片上自主设计TPM内部的微处理器及指令系统,从最底层保证芯片安全性。作为先期可行性研究,设计实现了具有相对完善的指令系统的16位微处理器,为了验证其对外围设备接口的可操作性,针对内藏T6963C液晶屏和4位动态共阴数码管分别设计出相应输出接口模块,使程序执行结果得到直观的显示。由于指令系统完全自主设计,具有较高的安全性和可扩展性,为将来安全微处理器的研制也积累了一定的经验。