CN105718806A - 一种基于国产bmc和tpm2．0实现可信主动度量的方法 - Google Patents

一种基于国产bmc和tpm2．0实现可信主动度量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法，该实现可信主动度量的方法采用国产的BMC芯片作为系统平台的可信度量根，并在BMC中通过可编程逻辑实现主板的上电时序控制；采用可信平台模块TPM2.0芯片作为计算平台可信根，具体是可信存储根和可信报告根；采用基于现有BIOS改进实现的可信BIOS，改进的可信BIOS架构符合UEFI规范。本发明的一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法和现有技术相比，基于国产BMC作为安全管理控制器和TPM2.0模块结合为可信平台控制单元，实现了可信度量根、可信报告根和可信存储根的功能，从而对BIOS进行主动度量、对系统设备进行使能控制，最终建立起系统平台的可信执行环境。

Description

一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法
技术领域
本发明涉及可信度量根技术领域，具体地说是一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法。
背景技术
在现有基于TPM/TCM技术构建可信平台的过程中，是把静态核心度量根CRTM存储于BIOS中，由BIOS中的CRTM和TPM/TCM中的可信存储根RTS和可信报告根RTR共同构成可信构建模块。TPM/TCM被置于LPC总线上，其启动是在CPU执行BIOS的代码之后。在平台启动过程中，CRTM没有将控制权释放给下一阶段的被度量部件，因此没有体现出信任传递的思想。
公开的相关专利文件：名称为“一种可信平台模块及其主动度量方法”，该文件公开了“一种可信平台模块及其主动度量方法涉及信息安全领域。可信平台模块TPM是可信计算平台的信任根，是可信计算的核心模块，本发明指出TPM芯片中的度量根核心CRTM构成和信息链建立的问题，提出新的可信平台模块设计方案，以及基于该可信平台模块的一种主动模式的度量方式，将平台的可信度量根设计在可信平台模块内部，解决了BIOS篡改引起的信任根安全威胁，并利用该模块作为信任根建立了一种主动模式的信任链。本发明称这种模块为可信平台控制模块TPCM(TrustedPlatformControlModule)，体现了信任根在整个平台中的控制作用”。
名称为“一种动态可信度量方法及安全嵌入式系统”，该文件公开了“一种动态可信度量方法及安全嵌入式系统，所述方法包括以下步骤：S1，硬件层通过TPM芯片和传统硬件重新设计可信BIOS，信任链从TPM安全芯片、可信BIOS、可信OS内核、嵌入式软件栈传递到应用程序，实现动态可信度量模块DTM的可信启动；S2，应用层度量请求模块根据来自安全设备的可疑事件及本地安全策略需求生成度量请求信息，并将其格式化，发送度量请求给内核层的动态可信度量模块DTM，激活动态可信度量模块DTM；S3，动态可信度量模块DTM对系统进程或模块进行可信度量并响应。本发明能有效地探测和防御复杂实时攻击。并且能够主动探测和防御内部物理层的攻击，实现安全嵌入式系统平台”。
上述公开文件与本发明内容要解决的技术问题，采用的技术手段都不相同。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，该实现可信主动度量的方法采用国产的BMC芯片作为系统平台的可信度量根，并在BMC中通过可编程逻辑实现主板的上电时序控制，在服务器接通电源时通过主板电源组件控制BMC和TPM2.0先加电，CPU先不加电启动；当度量完成BIOS确保平台可信时CPU才加电，接管平台的控制权；
采用可信平台模块TPM2.0芯片作为计算平台可信根，具体是可信存储根和可信报告根；TPM2.0芯片通过LPC总线与BMC和南桥芯片相连，BMC的LPC接口在CPU上电之前配置为主设备接口，从而可以正常访问TPM2.0芯片，调用TPM2.0的算法模块进行度量等；当完成BIOS度量，确保平台可信时，在CPU加电时BMC的LPC接口配置为从设备接口，从而作为南桥芯片的从设备被系统访问；
采用基于现有BIOS改进实现的可信BIOS，改进的可信BIOS架构符合UEFI规范，可信BIOS通过SPI总线与BMC相连，BMC能够在CPU上电之前通过SPI总线正常读取BIOS中的代码。
所述的可信BIOS增加的主要功能包括：硬件层面可信度量、度量扩展、度量日志、BIOS配置选项功能。
采用主动方式对BIOS关键代码进行杂凑运算，所得到的结果为关键代码的度量值；度量流程为：
1）BMC上电初始化，将BIOS中的关键代码读入到BMC中；
2）通过调用TPM2.0中的SM3算法，对读入的关键代码执行扩展杂凑运算；
3）把生成的杂凑值存储于TPM2.0中，日志存储于BMC中；
4）度量完成后，BMC发送控制信号，平台开始上电，向BIOS中关键代码传递信任链；
5）完成上述工作后，BMC进入指令等待状态。
所述的日志存储于BMC中的流程为：
1）以BMC的Flash作为日志的存储空间，开辟存储空间的大小为5K字节；
2）起动和度量过程产生的日志暂存储到BMC内部；
3）当日志存储空间不够时，会及时向系统平台转移日志；
4）日志应加密后发送到硬盘中存储，并及时清空日志存储空间；
5）日志信息包括用户信息、指令、返回码、时间。
所述的BMC和TPM2.0向系统平台提供完整性度量报告，报告的信息作为判断系统平台可信性的依据；接收到报告完整性度量值指令后，BMC和TPM2.0使用平台身份密钥对完整性度量值进行数字签名，然后再返回给系统平台。
所述的BMC和TPM2.0不对外开放地址空间，系统平台对BMC、TPM2.0的访问通过指令集解析实现；BMC和TPM2.0运行过程中产生的临时数据在失效后会及时清除。
本发明的一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法和现有技术相比，基于国产BMC作为安全管理控制器和TPM2.0模块结合为可信平台控制单元，实现了可信度量根、可信报告根和可信存储根的功能，从而对BIOS进行主动度量、对系统设备进行使能控制，最终建立起系统平台的可信执行环境。
附图说明
附图1为一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法的系统框图。
具体实施方式
实施例1：
该基于国产BMC和TPM2.0实现可信主动度量的方法采用国产的BMC芯片作为系统平台的可信度量根，并在BMC中通过可编程逻辑实现主板的上电时序控制，在服务器接通电源时通过主板电源组件控制BMC和TPM2.0先加电，CPU先不加电启动；当度量完成BIOS确保平台可信时CPU才加电，接管平台的控制权；
采用可信平台模块TPM2.0芯片作为计算平台可信根，具体是可信存储根和可信报告根；TPM2.0芯片通过LPC总线与BMC和南桥芯片相连，BMC的LPC接口在CPU上电之前配置为主设备接口，从而可以正常访问TPM2.0芯片，调用TPM2.0的算法模块进行度量等；当完成BIOS度量，确保平台可信时，在CPU加电时BMC的LPC接口配置为从设备接口，从而作为南桥芯片的从设备被系统访问；
所述的BMC和TPM2.0向系统平台提供完整性度量报告，报告的信息作为判断系统平台可信性的依据；接收到报告完整性度量值指令后，BMC和TPM2.0使用平台身份密钥对完整性度量值进行数字签名，然后再返回给系统平台。BMC和TPM2.0不对外开放地址空间，系统平台对BMC、TPM2.0的访问通过指令集解析实现；BMC和TPM2.0运行过程中产生的临时数据在失效后会及时清除。
采用基于现有BIOS改进实现的可信BIOS，改进的可信BIOS架构符合UEFI规范，可信BIOS通过SPI总线与BMC相连，BMC能够在CPU上电之前通过SPI总线正常读取BIOS中的代码；可信BIOS增加的主要功能包括：硬件层面可信度量、度量扩展、度量日志、BIOS配置选项功能。
采用主动方式对BIOS关键代码进行杂凑运算，所得到的结果为关键代码的度量值；度量流程为：
1）BMC上电初始化，将BIOS中的关键代码读入到BMC中；
2）通过调用TPM2.0中的SM3算法，对读入的关键代码执行扩展杂凑运算；
3）把生成的杂凑值存储于TPM2.0中，日志存储于BMC中；
4）度量完成后，BMC发送控制信号，平台开始上电，向BIOS中关键代码传递信任链；
5）完成上述工作后，BMC进入指令等待状态。
所述的日志存储于BMC中的流程为：
1）以BMC的Flash作为日志的存储空间，开辟存储空间的大小为5K字节；
2）起动和度量过程产生的日志暂存储到BMC内部；
3）当日志存储空间不够时，会及时向系统平台转移日志；
4）日志应加密后发送到硬盘中存储，并及时清空日志存储空间；
5）日志信息包括用户信息、指令、返回码、时间。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (6)

1.一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法，其特征在于，该实现可信主动度量的方法采用国产的BMC芯片作为系统平台的可信度量根，并在BMC中通过可编程逻辑实现主板的上电时序控制，在服务器接通电源时通过主板电源组件控制BMC和TPM2.0先加电，CPU先不加电启动；当度量完成BIOS确保平台可信时CPU才加电，接管平台的控制权；
采用可信平台模块TPM2.0芯片作为计算平台可信根，具体是可信存储根和可信报告根；TPM2.0芯片通过LPC总线与BMC和南桥芯片相连，BMC的LPC接口在CPU上电之前配置为主设备接口，从而可以正常访问TPM2.0芯片，调用TPM2.0的算法模块进行度量等；当完成BIOS度量，确保平台可信时，在CPU加电时BMC的LPC接口配置为从设备接口，从而作为南桥芯片的从设备被系统访问；
采用基于现有BIOS改进实现的可信BIOS，改进的可信BIOS架构符合UEFI规范，可信BIOS通过SPI总线与BMC相连，BMC能够在CPU上电之前通过SPI总线正常读取BIOS中的代码。
2.根据权利要求1所述的一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法，其特征在于，所述的可信BIOS增加的主要功能包括：硬件层面可信度量、度量扩展、度量日志、BIOS配置选项功能。
3.根据权利要求1所述的一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法，其特征在于，采用主动方式对BIOS关键代码进行杂凑运算，所得到的结果为关键代码的度量值；度量流程为：
1）BMC上电初始化，将BIOS中的关键代码读入到BMC中；
2）通过调用TPM2.0中的SM3算法，对读入的关键代码执行扩展杂凑运算；
3）把生成的杂凑值存储于TPM2.0中，日志存储于BMC中；
4）度量完成后，BMC发送控制信号，平台开始上电，向BIOS中关键代码传递信任链；
5）完成上述工作后，BMC进入指令等待状态。
4.根据权利要求3所述的一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法，其特征在于，所述的日志存储于BMC中的流程为：
1）以BMC的Flash作为日志的存储空间，开辟存储空间的大小为5K字节；
2）起动和度量过程产生的日志暂存储到BMC内部；
3）当日志存储空间不够时，会及时向系统平台转移日志；
4）日志应加密后发送到硬盘中存储，并及时清空日志存储空间；
5）日志信息包括用户信息、指令、返回码、时间。
5.根据权利要求1所述的一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法，其特征在于，所述的BMC和TPM2.0向系统平台提供完整性度量报告，报告的信息作为判断系统平台可信性的依据；接收到报告完整性度量值指令后，BMC和TPM2.0使用平台身份密钥对完整性度量值进行数字签名，然后再返回给系统平台。
6.根据权利要求1所述的一种基于国产BMC和TPM2．0实现可信主动度量的方法，其特征在于，所述的BMC和TPM2.0不对外开放地址空间，系统平台对BMC、TPM2.0的访问通过指令集解析实现；BMC和TPM2.0运行过程中产生的临时数据在失效后会及时清除。
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