轩辕实验室丨欧盟EVITA项目预研第一章（四）

本文主要是介绍轩辕实验室丨欧盟EVITA项目预研第一章（四），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本文主要介绍移动和嵌入式系统中的可信计算，包含TCG 与其标准和解决方案、可信平台模块、嵌入式系统安全与可信和硬件安全模块相关内容。

本文来自实验室孙伊凡的学习笔记

移动和嵌入式系统中的可信计算

1.1 背景与现状

标准计算平台的安全性匮乏问题自70年代早期以来一直存在。
大多数发生的攻击围绕对 完整性的篡改 发起，而通用计算机具有的加密模块并不能满足对各类攻击的抵御，且始终缺乏基础安全机制。

因此，经济的硬件安全模块 与 计算平台所需的操作系统功能 是不可或缺的部分，该部分至少需要满足以下两点功能需求:

针对平台完整性的保护措施;
安全内存、数据的电子签名与密钥、证书管理。

1.2 TCG 与其标准和解决方案

1.2.1 TCG 标准与社区

TCG (Trusted Computing Group) 为国际行业标准组织，旨在协调各领域专家合作制定规则。TCG在多个国家均有活跃社区，制定发行国际化标准，全球可信平台模块出货量达四亿至五亿，在医疗保健、政府、电子商务与金融领域均有应用。

1.2.2 TCG 技术应用

商业可用产品

高保障平台(HAP)
自加密驱动器(SEDs)
网络安全(TNC)
可信平台模块(TPMs)

使用TCG技术的应用与解决方案

机器身份识别
VPN与无线连接
静态数据
SCADA
无客户端点元数据管理
基于硬件的云用户管理
可信执行

1.3 可信平台模块

1.3.1 提供信任链根基

整个平台的可信度与所有措施的可信度均基于该构建与其完整性。CRTM (Core Root of Trust for Measurement) 必须是平台初始化代码中不可改变的部分，但凡平台重启或运行，CRTM必须当即运行。

结构如下:

1.3.2 无限制、安全的密钥存储结构

SRK (Storage Root Key) 形成了密钥存储结构的根，其他低阶密钥和数据(bolds)同样存储在该体系结构中。因此，它们的可信度依赖于SRK。

SRK是由其拥有者通过“Take Ownership”操作自动生成的。当拥有者选择放弃拥有权时，出于数据安全⻆度设计，

先前生成的SRK与之保护的所有的密钥将完全失效。在TSS核心服务的作用下，存储区域能够被拓展至外部存储，因此达到“无限制”存储的结果。

1.4 嵌入式系统安全与可信

1.4.1 背景与需求

2010年的震网病毒 (STUXNet) 敲响了警钟。当下，嵌入式网络已与互联网相联，原出现在其他网络的攻击也有可能应用于嵌入式网络。与此同时，嵌入式系统中的存储的参数能够反映设备的价值，使得嵌入式系统容易成为遭受攻击的目标。信息安全和功能安全是不可规避的问题，数据加密 以外的安保性 (security) 和安全性 (safety) 同样需要得到重视:

整个系统的完整性

检测(由系统故障或外部攻击引起的)对代码、数据和硬件架构篡改
功能安全
- 运行时条件
- 容错机制
- 故障处理
- 故障安全条件
- 错误状况的自动检测
- 自动、受保护地进行系统替换
针对克隆与版权侵害问题的保护
处理数据与内容的电子权限管理
通讯安全 :
- 防止通信链路的滥用
- 通信参与者身份认证
- 访问权限控制
- 策略的执行
隐私保护

1.4.2 嵌入式平台新需求

构建服务于多功能应用的多用户结构
构建对抗外部攻击的保护模型
建立全新安全与一致性范式，用于对抗新型攻击
保持平台遭攻击后的正常运转，即在有漏洞的环境下仍然能够保证安全性
克服日常产品的复杂性壁垒，需要TC功能与产品战略设计的支持

1.4.3 EmSys

TRC基于以上需求，成立EmSys，提供全方位、完整可信的商业解决方案。

技术说明
- 为嵌入式系统提供的TPM接口:I2C，SPI
- 为嵌入式系统提供的TPM功能:secure boot, local attestation, remote activation 提供集成TPM和对特定环境的支持(如集成的、可信的传感器或被激活的TPM模块)
解决方案
- 面向多领域的系统与用例:自动化;智能电网;工业控制;医疗行业;
- 重要基础设施等
- 与已有体系(如PKI，public key infrastructure)的良好集成兼容性
- 能够为以证书管理为首的设备与数据提供良好部署支持

1.5 汽⻋安全

1.5.1 可商业化的新嵌入式标准

面对TPM应用率低，已有标准商业转化率低的现状，TCG在市场驱动下定义了全新标准，以迎合现有安全趋势。

安全趋势:

物理攻击频发
供给方有充足资金预算，且专业团伙
Ad Hoc 安全验证
应对逻辑攻击的安全架构涌现
具有防篡改安全性能的控制器尚未部署

应用	安全性解决方案
防盗系统	汽⻋防盗器 / 遥控⻔禁系统(RKE，Remote Keyless Entry)
品牌 / IP保护	零件ID & 电子零件认证;机械零件的安全RFID Tag
转向保护	具有集成硬件安全模块的动力总成

1.5.2 ⻋载应用的安全:微控制器实现的重点关注领域

防盗设备(Immobilizer)
- 已是⻋辆的标准配置
- 需要进一步的性能提高
  - 通过CAN总线或者Flexray相连的小于10个ECN可能能够共享128bit对称AES密钥
  - 相互质询相应协议(mutual challenge respinse protocol)在启动阶段被用于身份认证
  - 出于可靠性理由，许多决策进程能够被实现
元件防盗保护机制(Component Anti-Theft Protection)
- 上述防盗机制可以复用
- 检测到未授权模块，及时限制或允许其行为操作
安全启动(Secure Boot)
- Boot SW 的完整性证明
  - 保护安全的SW算法(非对称的SW-RSA等)
  - 强制使用AES硬件拓展以缩短启动时延
调整保护(Tuning Protection)
- 启动TP的情况下，启动Debugger接口锁
- 防止非法读出(IP- Protection)
- 防止非法重编程
⻋间通讯(Car to Car Communication)
- 比如基于数据交换的安全非对称PGP - 为实时编码与解码，需要硬件扩展