抗物理攻击的TPM芯片改进设计

分析了目前可信计算平台中的设计缺陷,提出了一种简单有效的物理攻击.该攻击能绕过完整性度量对可信计算平台进行攻击.针对这种物理攻击,提出了基于信号完整性分析的TPM(trusted platform module)芯片改进设计方案.在TPM中增加模拟参数度量子模块TPM-APM(TPM-analog parameter measurement),TP-APM子模块通过对可信硬件平台特定网络的模拟参数进行度量与验证,进而保证整个可信硬件平台系统的完整性.     

静态可信度量根安全证明方法

针对可信计算静态信任链中的度量核心CRTM存在着实现上的度量不完整、不准确、以及带来的安全威胁的问题,详细描述了静态可信度量根SRTM的度量漏洞,基于可信平台模块TPM时间戳和SMI中断,提出了一种完整的SRTM度量过程和安全证明协议,通过构造可靠的CRTM安全协议,使得攻击者对时间阈值的篡改攻击是不可行的,有效修补了SRTM系统存在的安全漏洞.     

虚拟化架构下管理域安全增强方法

针对虚拟化信息系统的可信度量和可信计算基繁重的问题,对TPM进行软件虚拟化,建立了基于vTPM的信任链;根据虚拟化管理域的操作集属性,将特权操作移植入只读域,并对其部署新型访问控制策略,隔离Dom0的用户空间与特权操作,规避用户空间非法访问物理内存的安全风险.实验结果表明,本文建立的基于vTPM的信任链实现了对虚拟化系统的可信度量,新型访问控制策略有效地阻断了用户空间对物理内存的访问权限,缩小了可信计算基,从而保护虚拟机系统的完整性和机密性,极大地增强了虚拟化平台的安全性.     

基于Docker的可信容器

针对Docker目前存在的容器及镜像被篡改、容器的恶意进程及非授权通信问题,利用可信计算的相关技术如信任链、完整性度量以及实时监控等方法,设计并实现了一个可信增强的Docker容器-DockerGuard.DockerGuard构造了一条从硬件到容器内部进程和文件的信任链,同时增加了包括进程监控、文件系统度量、网络监控三大功能于一体的安全防护模块,从而全方位对Docker进行度量与细粒度的监控.基于Docker1.6.0实现了具备上述功能的安全增强系统DockerGuard,并对系统进行了性能评估.结果表明,DockerGuard可以保护容器及镜像不被篡改,同时限制容器网络通信行为并监控容器内部进程,极大地提高了Docker容器的安全性.     

一种新型嵌入式安全模块

介绍了作者自主研制的一种新型嵌入式安全模块ESM(Embeded Security Modle)．这种嵌入式安全模块在结构和技术上与美国可信计算组织TCG(Trusted Computing Group)的可信平台模块TPM(Trusted Platform Modle)规范是一致的，并在技术上有所创新．它采用了特殊的安全结构，嵌入式操作系统、多种总线等新技术，它可用作安全计算机的可信构建模块、USB-Key、安全单片机等，而且以它为安全控制模块可以开发出许多信息安全产品．     

一种新型安全计算机

在可信计算平台的概念和技术的基础上，介绍了我国自主研制的一种新型安全计算机．这种安全计算机在系统结构和主要技术路线上与美国可信计算组织TCG(Trusted Computing Group)的可信PC规范是一致的，并在技术上有所创新，采用了信任链机制、基于呤和智能卡的用户身份认证、嵌入式安全模块、两级日志、灵活的I／O端口控制等新技术．它适用于电子政务、电子商务及其他对安全性要求高的微机环境，而且以它为平台可以开发出许多信息安全产品．     

基于移动可信平台模块的通用PC机系统可信增强

为了提高终端安全性能,提出并实现了移动可信平台模块(RTPM)和在其支持下的通用PC机系统可信增强架构及原型设计方案.RTPM通过USB接口与计算机平台连接,可接管启动控制权对后续启动的系统进行可信度量.该架构以RTPM为支撑实现完整的系统可信引导,将可信计算机制扩展剑操作系统和应用层,在不改变PC机硬件结构和通用计算机基本输入输出系统的情况下构建可信计算环境,为终端安全技术手段提供基础支撑,具有很强的实用性.     

基于可信代理的访问控制模型

基于Agent技术,通过引入可信平台模块(TPM)并扩展系统信任链,提出一种新的层次化可信系统架构,在不可信的服务器与不可信的用户之间建立信任关系,实现了两者之间安全可靠的互操作.在TPM的支持下,从保密性和完整性两个维度以及能力和属性两个方面对数据访问操作的主客体进行量化评级,确定访问规则,实现了保密性与完整性相统一的安全访问策略,降低了用户与服务器被攻击的风险,保障了系统的可信运行,与现有的访问控制策略相比具有更高的安全性.     

TPCM三阶三路安全可信平台防护架构

提出三阶三路(3P3C)计算机架构防护理论,基于该理论实现了可信平台控制模块(TPCM)度量,系统控制、构建和保持可信运行环境.从系统架构角度解决计算机启动源头、平台及运行环境的不可信问题.该方法确保作为信任根的TPCM芯片首先上电,主导计算机电源控制系统,度量确认启动代码的可信性和完整性.在计算机启动过程中进行可信链的传递,若检测到BIOS等固件被恶意篡改或平台环境受到攻击,则根据预先写在TPCM内部的安全策略让计算机进入受控非可信工作模式或阻止其上电等.当可信操作系统及可信软件基(TSB)加载后,运行应用软件过程中,能实时动态保持计算机的可信运行环境,直至系统关机.依该方法设计的TPCM芯片对计算机有主动的、绝对的控制权.极端情况下,一旦恶意代码入侵而导致系统失控的情况发生,TPCM可以采取切断物理通道、关闭计算机电源等绝对性保护措施保护数据及网络安全.     

基于属性证明的可信网络接入方案

为保证终端接入网络时的可信计算平台配置满足特定的安全要求,可信计算组织提出了可信网络接入框架,在该框架中终端向网络决策判定方请求接入网络时采用二进制证明方案进行平台证明,存在完整性管理复杂、暴露用户平台配置隐私等问题.针对上述问题,本文提出了一种基于属性的可信网络接入方案,采用基于属性的远程证明方法,将可信网络接入中的平台证明交给一个可信的安全属性证书颁发方,此属性证书颁发方根据终端平台的完整性颁发安全属性证书,负责网络接入判定的网络接入决策者根据属性证书进行网络接入判定,有效地解决了传统可信网络接入中网络接入决策者完整性管理复杂以及终端平台配置暴露等问题,并能够根据安全属性将平台接入到不同的隔离域,实现了网络中平台多域的隔离.本文在802.1X框架下实现了上述方案,实验结果显示该方案能够根据平台的安全属性实现终端平台VLAN的隔离.     

基于可信计算平台的统一认证系统模型

将数字证书技术、认证代理技术和可信计算技术相结合,针对园区网环境,提出了一种基于可信计算平台的统一认证系统模型,该模型通过在计算终端引入可信平台模块、对用户身份统一认证、对计算平台进行身份及完整性验证等方法,解决了存在多个应用系统时口令容易混淆、访问效率低下和终端的可信性难以保证的问题.系统的安全性分析和测试结果表明,用户只需一次认证,即可访问其拥有权限的多个应用系统,效率和安全性得到了很大的提升,而且可以保证终端的可信性.     

一种新的进程可信保护方法

针对计算机端系统中病毒和木马导致应用程序缺乏可信性的问题，提出了一种新的进程可信保护方法．该方法采用可信计算平台技术，通过度量进程代码和数据的完整性断定其信任性．并综合运用软硬件控制，采用单向散列算法，在通用开放的计算机系统中建立起用户到进程的可信道路，保证了进程代理用户任务的可信性．实际测试结果表明该方法能够增强操作系统的安全性，确保关键应用在不安全的环境中顺利执行，并防止重要文件的非授权使用．     

一种改进的可信计算平台密码机制

在分析可信计算组织TCG可信计算平台现有密码机制的不足的基础上,给出了一种改进的可信计算平台密码机制,在可信平台模块(TPM)内增加了对称引擎,采用统一的授权协议,精简了密钥授权访问认证,解决了TPM密钥内外部不同步的问题.通过在可信计算平台相关标准和产品中的实际应用表明,改进后的密码机制进一步增强了TPM的安全性,提高了可信计算平台的适用性.     

Android操作系统可信计算平台架构

为解决现有基于Java J2ME架构构建可信计算平台时的局限性,本文针对Android操作系统特性,以移动可信模块为基础,提出了基于Android操作系统的可信平台架构,并对架构中的各个模块和技术方案的可行性进行论证,阐述了轻量级DAA匿名认证方案在本架构的实现思路,验证了此架构的可行性.分析结果表明,基于Android的可信计算平台架构可在不改变现有移动终端架构且不丧失Java特性的前提下,通过重用现有技术和硬件,使移动终端可在可信芯片的支持下进行可信认证,并保证认证速度.     

可信计算研究进展

可信计算是信息安全领域的一个新分支．文中阐述了可信计算技术与理论的最新研究进展．通过分析可信计算技术的发展历史与研究现状，指出了目前可信计算领域存在理论研究滞后于技术发展、部分关键技术尚未攻克、缺乏配套的可信软件系统等问题，提出了值得研究的理论与技术方向，包括：以可信计算模型、信任理论等为代表的可信理论基础，以可信计算平台体系结构、可信网络、可信软件工程、软件信任度量技术等为代表的可信计算关键技术．     

一种基于可信服务器的可信引导方案

基于信任根和信任链的概念，利用可信服务器，结合系统的引导过程，提出了一种基于可信服务器的可信引导方案．该方案在引导过程中每次进行控制权转移时，对将要转移到的下一层，进行完整性验证．如验证通过，方进行控制权的转移．这样，系统的引导过程将按照信任链的传递进行．系统的引导处于一种可信的状态，成为一个可信的引导，从而使得整个系统的安全性得到极大的增强．同时，该可信引导方案还具有易实施及灵活的特点．     

基于模型检测的可信软件栈测试

基于模型检测理论,提出了一种可信软件栈的测试方法,使用计算树逻辑对可信软件栈的函数调用进行抽象描述,通过验证可信软件栈函数的接口和函数调用是否符合规范,从而确定平台中可信软件栈的正确性.测试结果表明,一些可信计算平台产品中的软件栈不完全符合可信计算组织(TCG)的规范要求.     

Ng-vTPM:新一代TPM虚拟化框架设计

虚拟可信平台模块v TPM(virtual trusted platform module)是云环境中提供可信功能的重要部件,针对已有v TPM在安全存储属性、可信身份属性、信任传递属性以及迁移时这些属性的保持在设计上的不足,本文提出一个Ng-v TPM框架.该框架结合TPM2.0的新特性,由物理TPM产生v TPM密钥提供安全存储属性,基于物理TPM背书平台种子与虚拟背书密钥的映射关系,提供虚拟机可信身份,将信任链由物理平台扩展到虚拟机平台,并提出使用基于平台配置寄存器策略的封装存储方法解决v TPM迁移后数据的可用性.最后以Xen-4.3.0架构为基础实现此框架.实验分析表明,该框架能够有效保证v TPM设计的安全需求.     

嵌入式系统安全综述

针对嵌入式系统面临的安全威胁日益严重的问题,分析了嵌入式系统的特性与脆弱性.从基于硬件的侧信道、硬件木马、错误注入、微探针、硬件逆向工程等攻击和以破坏、篡改、窃取为目的的软件攻击两大层面,对嵌入式系统面临的安全威胁作了细致的阐述.分析了国内外现有的安全对策,并指出了其中的不足之处.基于可信计算思想,从理论研究模型、可信度量、可信报告、资源的可信共享与可信隔离等方面,给出了未来研究的建议.最后,提出了理想的全域联合安全增强方案,并讨论了未来的研究方向.