crtm

CRTM是core root of trust for measurement的英文縮寫，即“可信度量根的核心”。

簡介

信任傳遞 (Transitive Trust) 與可信邊界 (Trust Boundary)

在可信計算體系中，建立可信需要先擁有可信根(Roots of Trust)，然後建立一條可信鏈(Chain of Trust)，再將可信傳遞到系統的各個模組，之後就能建立整個系統的可信。信任源是一個必須能夠被信任的組件。在一個可信平台中有三個可信根：度量可信根、存儲可信根(root of trust for storage ，RTS) 和報告可信根(root of trust for reporting，RTR) 。

RTM被用來完成完整性度量，通常使用度量可信根的核心(core root of trust for measurement ，CRTM) 所控制的計算引擎。CRTM是平台執行RTM 時的執行代碼，一般存在BIOS中。RTM 同時也是信任傳遞的原點。

RTS是維護完整性摘要的值和摘要序列的引擎，一般由對存儲加密的引擎和加密密鑰組成。

RTR是一個計算引擎，能夠可靠地報告RTS持有的數據，這個可靠性一般由簽名來保證。

這三個根都是可信、功能正確而且不需要外界維護的。這些可信根存在於TPM和BIOS中，可以由專家的評估來確定是否符合可信的標準。一般，在平台建立之後，我們認為TPM和BIOS是絕對可信的。

構造模組

可信平台構造模組(Trusted Building Blocks，TBB) 是信任源的一部分，包括RTM和TPM初始化的信息和功能(復位等)。可信構建模組TBB和信任根的組合形成了一個基本的可信邊界，可用來對PC機的最小配置進行完整性的測量、存儲和報告。在運行系統中的任何硬體和軟體模組之前，必須建立對這些模組代碼的信任，這種信任是通過在執行控制轉移之前對代碼進行度量來確認的。在確認可信後，將建立新的一個可信邊界，隔離所有可信和不可信的模組。即使確定模組不可信，也應該繼續執行這個模組，但是需要保存真實的平台配置狀態值。

建立過程

建立可信鏈的過程如圖：

可信平台中的信任鏈度量機制過程如下圖所示。BIOS Boot Block 為完整性度量信任根，TPM 晶片為完整性報告信任根。從平台加電開始，BIOS Boot Block會度量BIOS的完整性值並將該值存儲在安全晶片上，同時在自己可寫的那塊記憶體中記日誌;接著BIOS度量Hardware和ROMS，將度量得到的完整性值存在安全晶片中，在記憶體中記日誌;接著OS Loader度量OS，OS度量套用和新的OS組件。當作業系統啟動後，由用戶決定是否繼續信任這個系統平台。這樣一個信任鏈的建立過程保證了系統平台的可信性。完整性值通常是一個哈希值，通常採用的哈希算法是SHA1 。

證書

密鑰的使用和生成都離不開證書。TCG定義了五類證書，每類都被用於為特定操作提供必要的信息。證書的種類包括：

1) 簽署證書(Endorsement Credential) ：由生成 EK 的人發表，包含TPM製造者名、TPM 型號、TPM版本號和EK公鑰。由於是鑑別TPM身份的唯一證據，所以也是秘密和敏感的，除了生成AIK ，其它時候都不應該使用它。

2) 一致性證書(Conformance Credential)：它指出了評估者認可TPM的設計和實現符合評估準則。它由獨立的可信機構發布。包含評估者名、平台製造者名、平台型號、平台版本號等。

3) 平台證書(Platform Credential)：它由平台製造者發行，確認平台製造者和描述平台屬性。

4) 確認證書(Validation Credential)：由第三防發的對系統中的某個硬體或軟體證書。如微軟給某顯示卡的驅動證書。

5) 身份認證證書(I AIK Credential)：AIK 證書被用來鑑定對PCR值進行簽名的AIK私鑰。AIK證書由一個可信的、能驗證各種證書和保護客戶端的隱私的服務發表，比如privacy CA 。通過發表AIK證書，簽名者證明提供TPM信息的TPM的真實性。

密鑰

在建立了可信以後，並不是就可以放心把所有權力下放了，還需要證明身份，通過授權和委託來管理信息資產。在這些機制裡面，最重要的就是密鑰與證書。TCG定義了7種密鑰類型。每種類型都附加了一些約束條件以限制其套用。TCG的密鑰可以粗略的分類為簽名密鑰和存儲密鑰。更進一步的分類有：平台、身份認證、綁定、普通和繼承密鑰。對稱密鑰被單獨分類為驗證密鑰。非對稱密鑰大多要求 2048 位的RSA密鑰。在整個密鑰體系中，每個密鑰在開始創建的時候都指定了固定的密鑰屬性。密鑰按照屬性不同分為：可移動密鑰 (Migratable Key) 、不可移動密鑰 (Non- Migratable) 。可移動存儲密鑰並不局限於某個特定平台，可以由平台用戶在平台之間互換而不影響信息互動。不可移動密鑰則永久與某個指定平台關聯，任何此類密鑰泄漏到其它平台都將導致平台身份被假冒。不可移動密鑰能夠用來加密保護可移動密鑰，反之則不行。 7 種密鑰類型如下：

1) 簽名密鑰(Signing Key)：非對稱密鑰，用於對套用數據和信息簽名。

2) 存儲密鑰(SK-Storage Key)：對稱密鑰，用於對數據或其他密鑰進行加密。存儲根密鑰 (SRK-Storage Root Key) 是存儲密鑰的一個特例。

3) 平台身份認證密鑰(AIK-Attestation Identity Key)：專用於對TPM產生的數據(如 TPM 功能、PCR 暫存器的值等)進行簽名的不可遷移的密鑰。

4) 簽署密鑰(EK-Endorsement Key)：平台的不可遷移的解密密鑰。在確立平台所有者時，用於解密所有者的授權數據和與產生 AIK 相關的數據。簽署密鑰從不用作數據加密和簽名。

5) 綁定密鑰(Binding Key)：用於加密小規模數據(如對稱密鑰)，這些數據將在另一個TPM平台上進行解密。

6) 繼承密鑰(Legacy Key)：在 TPM 外部生成，在用於簽名和加密的時候輸入到TPM中，繼承密鑰是可以遷移的。

7) 鑑別密鑰(Authentication Key)：用於保護引用TPM完成的傳輸會話的對稱密鑰。

在可信計算平台中，密鑰分層體系如圖所示。

圖 密鑰分層體系結構

SRK作為一級密鑰(也稱主密鑰) ，存儲在安全區域，用它對二級密鑰信息加密生成二級密鑰。依次類推，父節點加密保護子節點，構成整個分層密鑰樹結構。在密鑰分層樹中，葉子節點都是各種數據加密密鑰和實現數據簽名密鑰。這些動作都應該是連貫的密箱操作。相比之下，純軟體的加密系統難以做到密箱操作。但如果把主密鑰、加密算法等關鍵數據、程式固化在硬體設備TPM中，就能解決密箱操作的難題。