可信计算组织(Ttrusted Computing Group,TCG)是一个非盈利的工业标准组织,它的宗旨是加强在相异计算机平台上的计算环境的安全性。TCG于2003年春成立,并采纳了由可信计算平台联盟(the Trusted Computing Platform Alliance,TCPA)所开发的规范。现在的规范都不是最终稿,都还在不断的更新中,比如:TPM的规范就从原来的v1.0更新到v1.2,现在还在不断的修订。

基础设施工作组


1.1 构建网络设备安全

Establishing-Network-Equipment-Security_rev-July-21-2017

  • 防火墙和网关在网络安全中扮演非常重要的角色,但是这些网络设备自身的安全性不容忽视
  • 非授权设备访问网络数据、非授权代码干扰安全网络操作、植入后门让问题难以察觉

图1 简版网络参考模型
  • CPE (customer premise equipment) 由网络服务商管理,处于服务商客户的物理控制范围内
  • TCG 基于硬件安全信任根 TPM,实现较软件方法安全得多的方案
  • 该方案能够提供启动状态和固件哈希的存储、类似 VPN 的密钥存储、密码学强度的随机数
  • 最重要的,能够为设备提供密码学身份,符合 IEEE 802.1AR  中安全设备身份要求
  • 能够实现网络网文中的身份识别、OEM 设备认证和防伪、安全自动配置(ZTP)、远程设备管理
  • 此外,还具有其他安全功能,具体请参考规范

1.2 网络设备安全指南

TCG_Guidance_for_Securing_NetEq_1_0r29

  • 安全要素:信任链、安全启动或度量启动、802.1AR 设备身份
  • 用例:设备身份、零接触配置、配置数据保护、密钥保护、远程设备管理、软件清单、设备证明(健康度检查)、符合设备清单、安全日志、商生成、清除配置
  • 还讲述了一些安全建议,以及一些用例中涉及的具体技术,比如健康检查涉及到的Linux IMA

1.3 可信计算护航嵌入式平台:保护汽车和物联网系统

Secure-Embedded-Platforms-with-Trusted-Computing-Automotive-and-Other-Systems-in-the-Internet-of-Things-Must-Be-Protected

  • 介绍了嵌入式系统市场、商业驱动、解决方案
  • 具体请参考规范

1.4 TCG 工业控制系统(ICS) 安全指南

TCG_Guidance_for_Securing_Industrial_Control_Systems_v1_r109_pub10jan2022

图2 简版工业控制系统 ICS 参考模型
  • ICS 参考模型中包含 4 个区域级别:1.工业机器人所在的执行层 2.PLC 所在的终端控制层 3.SCADA 所在的系统控制层 4.客户业务运行的工厂层
  • 讲述 ICS 网络安全的必要性和特殊性
  • 相关方:设备制造商、TPM 制造商、系统集成商、系统拥有者、操作员、维护员、审计员、合规审查员
  • 安全建议
    • 设备使用 TPM 或 DICE 作为硬件信任根
    • 802.1AR 的设备身份,并由信任根保护
    • 信任根保护类似 VPN 等安全密钥
    • 使用 Attestation 技术检查设备软件健康度
    • 使用 TPM 真随机数增强安全密码协议安全性
    • 采用零接触配置、操作历史完整性等常规方法
    • 保障系统的安全性和持续可用性

1.5 汽车 TPM 2.0 Rich&Thin 协议

TCG_TPM_2.0_Automotive_Thin_Profile_v1.1-r15

图3 智能汽车 TPM 架构
  • 汽车是一个集成上百个处理器(独立操作系统)的符合系统,类似 ICS 系统
  • 汽车和手机、平板、PC 的区别
    • ECU 具有鲁棒性和性能要求
    • ECU 处理能力低,低速
    • ECU 具有复杂的功耗管理
    • ECU 上多数没有传统的操作系统,可能只是一个单任务
    • 智能汽车系统生命周期长达 20 年甚至更久
  • TPM-Rich,适用于网关、抬头显示的丰富 TPM
    • 和 PC 上 TPM 类似的接口
    • 能够管理 集成TPM-Thin 的 ECU 的度量值
    • 支持连接远程中心和 ECU 的网关
    • 支持本地证书存储
  • TPM-Thin
    • 保障 ECU 固件完整性
    • 存储固件度量值、用于远端证明的完整性摘要/签名
    • 固件更新后的确认
  • 汽车上要有 100+ 个 TPMs

图4 中继器模型

图5 路由器模型

1.6 TCG 信任根度量证明用例

TCG_UseCases_MARS_v1p0_r27_pub

  • MARS 是度量和证明根子的缩写,简而言之就是要做最小的 TPM,实现度量、存储、报告根
  • 第一个 MARS 原型是 Radicle
  • 用例
    • 提供设备身份防止设备伪造
    • 引导阶段度量、记录、报告设备健康度,然后进行对应的访问控制
    • 密封存储
    • DICE 模拟,通过 MARS 实现 DICE 是可行的
    • 深度证明(Attestation)
    • 根据设备状态控制 GPIO,以实现类似锁定、断电、闪烁等动作
    • 外部设备锁定到特定设备,比如外部 SD 卡只能由特定集成 MARS 的设备读取
    • 外部设备锁定到特定设备的特定状态
    • 识别设备运行的真正时间
    • 验证启动、验证更新、升级保护
    • 更安全的密码(password)证明
    • 监管链,比如设备所有权更换
  • 其他,参考规范

1.7 物联网安全架构师指南

TCG-Architects-Guide_2018_FC01_web

  • 指导架构师一些关键的安全设计策略

    • 评估 IoT 目标和风险
    • 管理身份和完整性
    • 加密机密数据
    • 关键设备使用硬件安全
    • 限定特定设备群访问特定的网络

1.8 资源受限设备安全指南

TCG-Guidance-for-Securing-Resource-Constrained-Devices-v1r22

  • 风险缓解实现指南

    • 硬件防拆,可以通过过 TCG CC PP来证明
    • 算法破解,安全算法协议中常用的 nonce需要具有足够的熵以防止破解
    • 隐藏数据访问,通过逻辑隔离来保护
    • 通过物理隔离保护关键数据
    • 其他的,参考规范
  • 可信平台服务实现指南
    • 密码学
    • 隔离
    • 随机数发生器
    • 受保护的存储
    • 设备身份
    • 隐私增强,在身份验证过程中保护隐私
    • 信任增强,密封存储、证明
    • 安全设备更新
    • 设备软件保护、传统安全方案使用、软件证明

1.9 TCG 设备软件、固件安全升级

TCG-Secure-Update-of-SW-and-FW-on-Devices-v1r72_pub

  • 分析了一些风险
  • 软件/固件升级指南
    • 安全开发
    • 安全升级签名
    • 可靠的发布
    • 安全升级安装
    • 更新后验证
    • 威胁和对策
  • 约束处理
    • 设备约束
    • 系统约束
    • 应用约束
  • 资源受限设备解决方案
    • 隔离
    • 通用的一级升级引擎 FUE
    • DICE 的 FUE
    • TPM 的 FUE

总结


本文简要介绍了 TCG  嵌入式工作组和 工业工作组的规范,能够让我们对工作组工作内容有个初步的了解,更详细的解读根据实际需求进行。

参考


TCG标准规范下载

术语


TCG,可信计算组织;

TPM,可信平台模块;

可信度量,主体通过密码学方法对客体进行度量的方法;

皮格马利翁效应心理学指出,赞美、赞同能够产生奇迹,越具体,效果越好~

“收藏夹吃灰”是学“器”练“术”非常聪明的方法,帮助我们避免日常低效的勤奋~

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