沈院士 可信计算-演讲稿

大力发展我国可信计算

技术和产业

国家信息化专家咨询委员会委员

沈昌祥院士

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♦存在的安全问题二、需求和目标

♦存在的安全问题

♦对策

♦问题

♦对策

是经济发展需要

中国TCP的目标♦

♦

♦

中国TCP的目标♦

♦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 Group)

♦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、HP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 规范族♦

♦

♦

♦

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。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（NGSCB）计划：

♦微软在2002年提出了“palladium”计划，随后改为NGSCB（下一代安全计算基础，Next Generation 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。

♦NGSCB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 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。