可信计算机平台发展思考

可信计算机平台发展思考 传统的安全防护技术主要是通过防火墙、病毒检测、Virtualprivatenetwork(VPN)等来实现安全保障,而这些技术基本上都是以软件为基础,侧重以防为主,致使各

17 第页共页 可信计算机平台发展思考 传统的安全防护技术主要是通过防火墙、病毒检测、 Virtualprivatenetwork(VPN)等来实现安全保障,而这些技术基本上 都是以软件为基础,侧重以防为主,致使各种防御措施越做越复杂, 系统性能要求越来越高,但是安全性仍然不能得到保障。 现在通常 的做法是,在纯软件防护基础上,再增加一层硬件保护,协同特有的 软件技术,能够很大程度地提高甚至完全保障系统的安全性。而可信 计算密码支撑平台正是一种能够提供高可靠性、可用性的软硬件计算 机平台,它的思想是通过可信平台模块,以密码学技术为支撑,以操 作系统为核心,通过一些加解密技术和认证技术来为系统提供安全性 保障。 1基于ETSM板卡的可信计算机平台 本文采用的是以双处理 器协同处理的硬件体系结构技术,是一个双处理器双操作系统的安全 Windows终端,即硬件体系结构采取保持主核系统(PC机)的软硬件结 构不变、增加辅核系统(ARM处理系统)的方法。 在Windows主机中 的PCI插槽中插人一块ARM板卡,ARM板卡运行Linux系统,通过 PCI9054高速芯片与Windows主机相连。 板卡中集成了密码算法模 块、随机数发生器(产生真随机数)模块以及可信处理模块。Windows 系统和Linux系统通过ARM板卡中的双端口存储器进行内部重要数 据信息通信,双端口处理器是可信密码模块与Windows主机进行密钥 管理的缓冲存储器,是可信计算机平台的重要组成部分,Windows主

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17第页共页可信计算机平台发展思考传统的安全防护技术主要是通过防火墙、病毒检测、Virtualprivatenetwork(VPN)等来实现安全保障,而这些技术基本上都是以软件为基础,侧重以防为主,致使各种防御措施越做越复杂,系统性能要求越来越高,但是安全性仍然不能得到保障。现在通常的做法是,在纯软件防护基础上,再增加一层硬件保护,协同特有的软件技术,能够很大程度地提高甚至完全保障系统的安全性。而可信计算密码支撑平台正是一种能够提供高可靠性、可用性的软硬件计算机平台,它的思想是通过可信平台模块,以密码学技术为支撑,以操作系统为核心,通过一些加解密技术和认证技术来为系统提供安全性保障。1基于ETSM板卡的可信计算机平台本文采用的是以双处理器协同处理的硬件体系结构技术,是一个双处理器双操作系统的安全Windows终端,即硬件体系结构采取保持主核系统(PC机)的软硬件结构不变、增加辅核系统(ARM处理系统)的方法。在Windows主机中的PCI插槽中插人一块ARM板卡,ARM板卡运行Linux系统,通过PCI9054高速芯片与Windows主机相连。板卡中集成了密码算法模块、随机数发生器(产生真随机数)模块以及可信处理模块。Windows系统和Linux系统通过ARM板卡中的双端口存储器进行内部重要数据信息通信,双端口处理器是可信密码模块与Windows主机进行密钥管理的缓冲存储器,是可信计算机平台的重要组成部分,Windows主
27第页共页核系统和Linux辅核系统通过中断机制共同对密钥的加载、存储和授权数据进行有效的管理。2密钥管理可信密码模块内部提供SM2一椭圆曲线密码算法、SMS4一对称密码算法、SM3一密码杂凑算法、HMAC一消息认证码算法。这些算法的功能都是在密钥的基础上提供的,因此作为密码学基本要素的密钥管理决定着整个可信计算机平台的安全性旧J,是可信计算体系的核心。2.1密钥管理总体架构可信计算中,密钥是以树形结构存储的。整个密钥层次为树形结构,存储主密钥(Storagemasterkey,SMK)是整个密钥层次结构的根密钥,其余的密钥是由它直接或间接地进行保护的,其保护方式为父密钥加密子密钥¨0l。本文是以双核协同处理的硬件体系结构,在可信计算密钥树形结构的基础上,针对ETSM平台,设计实现出可信计算机密钥体系结构,密码算法与随机数发生器由FPGA硬件实现,其具有快速、高效、产生真随机数的特点,它为E,rsM提供最基本的可信密码算法(SM2、SMS4、SM3、HMAC),并提供随机数产生和基本数据加解密服务;ETSM密钥管理模块是ETSM的核心模块,它对密钥的生成、加载、注册、销毁等进行有效安全地管理,其管理方式是按照树形结构来实现的;双端口密钥缓存管理是PC机与ETSM板卡通信的枢纽,承担着命令字与数据的交换;外部密钥数据库是用来存放经ETSM生成并加密的密钥数据块,对于用户需要注册的密钥就是存储在此外部的密钥数据库中。2.2ETSM密钥管理可信密码模块中的密钥按照使用范围可以分为三类L8曲J:(1)平台身份类密钥,包括密码模块密钥(TCMendorsementkey,EK)、平台身份密钥
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