国内外可信计算技术发展概况(转载1)
?
??? 摘要：可信計算是信息安全領域的一個新分支。本文論述了可信計算技術與理論的最新研究進展。通過分析可信計算技術的發展歷史與研究現狀，指出了目前可信計算領域存在理論研究滯后于技術發展，部分關鍵技術尚未攻克，缺乏配套的可信軟件系統等問題，提出了值得研究的理論與技術方向，包括：以可信計算平臺體系結構、可信網絡、可信軟件工程，軟件信任度量技術等為代表的可信計算關鍵技術，以可信計算模型、信任理論等為代表的可信理論基礎。?
一、引言
??? 信息技術的高速發展，帶來了信息產業的空前繁榮；但危害信息安全的事件也不斷發生，信息安全形勢日益嚴峻。
??? 目前信息安全問題的技術原因主要包括:?
??? ■ 微機的安全結構過于簡單。最初，微機被認為是個人使用的計算機，許多安全措施不再需要，為了降低成本，許多有效的安全措施被去掉。
??? ■ 信息技術的發展使計算機變成網絡中的一部份，突破了計算機機房的地理隔離，信息的I/O遍及整個網絡世界，網絡協議缺少安全設計，存在安全缺陷。網絡協議的復雜性使得對其進行安全證明和驗證十分困難。
??? ■ 操作系統過于龐大，軟件故障與安全缺陷不可避免。
??? 硬件結構的安全和操作系統的安全是信息系統安全的基礎，密碼、網絡安全等技術是關鍵技術。只有從信息系統的硬件和軟件的底層采取安全措施，從整體上采取措施，才能有效地確保信息系統的安全。
??? 對于最常用的微機，只有從芯片、主板等硬件和BIOS、操作系統等底層軟件綜合采取措施，才能有效地提高其安全性。正是基于這一思想催生了可信計算的迅速發展。
??? 可信計算的基本思想是在計算機系統中首先建立一個信任根，再建立一條信任鏈，一級測量認證一級，一級信任一級，把信任關系擴大到整個計算機系統，從而確保計算機系統的可信。
??? 在技術領域, 1983年美國國防部就制定了《可信計算機系統評價準則》。1999年TCPA組織成立，2003年改組為可信計算組織TCG。TCPA和TCG制定了關于可信計算平臺、可信存儲和可信網絡連接等一系列技術規范。目前已有200多個企業加入了TCG，可信計算機已進入實際應用。
??? 在理論領域， IEEE組織于2004年編輯出版了IEEE Transaction on Dependable and Secure Computing雜志，專門討論可信計算。
二、可信計算的基本概念
??? 1.可信的定義與屬性
??? (1)可信的定義
??? 目前，關于可信尚未形成統一的定義，主要有以下幾種說法。
???可信計算組織TCG用實體行為的預期性來定義可信：一個實體是可信的，如果它的行為總是以預期的方式，達到預期的目標。
??? ISO/IEC 15408 標準將可信定義為：參與計算的組件，操作或過程在任意的條件下是可預測的，并能夠抵御病毒和物理干擾。
??? 所謂可信是指計算機系統所提供的服務是可以論證其是可信賴的。這就是指從用戶角度看，計算機系統所提供的服務是可信賴的，而且這種可信賴是可論證的。
??? 我們給出自己的觀點：可信≈安全+可靠。可信計算系統是能夠提供系統的可靠性、可用性、信息和行為安全性的計算機系統。
??? （2）信任的屬性
??? 信任是一種二元關系。它可以是一對一、一對多（個體對群體）、多對一（群體對個體）或多對多（群體對群體）的。信任具有二重性。既具有主觀性又具有客觀性。信任不一定具有對稱性。即A信任B不一定就有B信任A。信任可度量。也就是說信任的程度可劃分等級。信任可傳遞，但不絕對，而且在傳播過程中有損失。信任具有動態性。即信任與環境和時間因素相關。
??? （3）信任的獲得方法?
??? 信任的獲得方法主要有直接和間接兩種方法。設A和B以前有過交往，則A對B的可信度可以通常考察B以往的表現來確定。我們稱這種通過直接交往得到的信任值為直接信任值。設A和B以前沒有任何交往，這種情況下，A可以去詢問一個與B比較熟悉的實體C來獲得B的信任值，并且要求實體C與B有過直接的交往經驗。我們稱之為間接信任值，或者說是C向A的推薦信任值。有時還可能出現多級推薦的情況，這時便產生了信任鏈。
??? 2.信任的度量與模型
??? 目前，關于信任的度量理論主要有基于概率統計的可信模型、基于模糊數學的可信模型、基于主觀邏輯、證據理論的可信模型和基于軟件行為學的可信模型等。我國學者用軟件行為學來描述軟件的可信性。其認為：主體的可信性是主體行為的一種統計特性，而且是指行為的歷史記錄反映主體行為是否違規、越權以及超過范圍等方面的統計特性。主體的可信性可以定義為其行為的預期性，軟件的行為可信性可以劃分級別，可以傳遞，而且在傳遞過程中會有損失。?
??? 圖1? 可信計算機系統?
??? 3.信任根和信任鏈
??? 信任根和信任鏈是可信計算平臺的關鍵技術。一個可信計算機系統由可信根、可信硬件平臺、可信操作系統和可信應用組成(如圖1所示)。信任鏈是通過構建一個信任根，從信任根開始到硬件平臺、到操作系統、再到應用，一級認證一級，一級信任一級。從而把這種信任擴展到整個計算機系統(如圖2所示)。其中信任根的可信性由物理安全和管理安全確保。??? ???????
??? 圖2 可信PC的信任鏈?
??? 4.可信測量、存儲、報告機制
??? 可信測量、存儲、報告機制是可信計算的另一個關鍵技術。如圖3所示，可信計算平臺對請求訪問的實體進行可信測量，并存儲測量結果，實體詢問時平臺提供報告。??????????
??? 圖3? 可信測量、存儲、報告機制???????????
??? 圖4? TCG的TPM框圖
??? 5.可信計算平臺 目前已實現的可信計算平臺主要是可信PC。其主要特征是在主板上嵌有可信構建模塊TBB。這個TBB就是可信PC平臺的信任根。它包括用于可信測量的根核CRTM (Core Root of Trust for Measurement)，可信平臺模塊TPM (Trusted Platform Module)，以及它們同主板之間的聯接。目前尚未見到可信服務器和可信PDA產品的報道。
??? 6.可信平臺模塊TPM
??? 可信平臺模塊TPM是一種SOC芯片，它是可信計算平臺的信任根，其結構如圖4所示。它由CPU、存儲器、I/O、密碼協處理器、隨機數產生器和嵌入式操作系統等部件組成。完成可信度量的存儲，可信度量的報告，密鑰產生，加密、簽名，數據安全存儲等功能。TPM是信任根，其可信性由物理安全和管理安全確保。
??? 7.可信支撐軟件
??? TSS（TCG Software Stack）是可信計算平臺上TPM的支撐軟件，其結構如圖5所示。TSS的作用主要是為應用軟件提供兼容異構可信平臺模塊的開發壞境。?????????????
??? 圖5? TSS結構
??? 8.可信網絡連接TNC
??? TNC(Trusted Network Connect)的目的是確保網絡訪問者的完整性，其結構如圖6所示。
??? TNC通過網絡訪問請求，搜集和驗證請求者的完整性信息，依據一定的安全策略對這些信息進行評估，決定是否允許請求者與網絡連接，從而確保網絡連接的可信性。?????????
??? 圖6? TNC的結構?
三、可信計算研究的發展
??? 1.可信計算初現
??? 1983年美國國防部制定了世界上第一個《可信計算機系統評價準則》TCSEC（Trusted Computer System Evaluation Criteria）。在TCSEC中第一次提出可信計算機和可信計算基TCB（Trusted Computing Base）的概念，并把TCB作為系統安全的基礎。作為補充又相繼推出了可信數據庫解釋TDI（Trusted Database Interpretation）和可信網絡解釋TNI（Trusted Network Interpretation）。這些文件形成了彩虹系列信息系統安全指導文件。
??? 彩虹系列的出現形成了可信計算的一次高潮。多年來彩虹系列一直成為評價計算機系統安全的主要準則。然而由于歷史的原因，彩虹系列具有一定的局限性:
??? ■ 主要強調了信息的秘密性，而對完整性、真實性考慮較少；
??? ■ 強調了系統安全性的評價，卻沒有給出達到這種安全性的系統結構和技術路線。
??? 2.可信計算高潮
??? 1999年，IBM、HP、Intel、微軟等著名IT企業發起成立了可信計算平臺聯盟TCPA（Trusted Computing Platform Alliance），2003年TCPA改組為可信計算組織TCG。TCPA和TCG的出現形成了可信計算的新高潮。該組織不僅考慮信息的秘密性，更強調信息的真實性和完整性，而且更加產業化和更具廣泛性。
??? 微軟提出了名為Palladium，后改名為NGSCB的可信計算計劃。微軟將推出新一代操作系統VISTA，VISTA支持可信計算機制。Intel為支持微軟的Palladium計劃宣布LaGrande硬件技術，并計劃推出相應的新一代處理器。
??? 歐洲于2006年1月啟動了名為“開放式可信計算（Open Trusted Computing）”的研究計劃。
??? IEEE的容錯專家們自1999年將容錯計算會議改名為可信計算會議（PRDC）后，便致力于可信計算的研究。他們的可信計算更強調計算系統的可靠性和可用性，而且強調可信的可論證性。
??? 3.可信計算在中國
??? 2000年6月武漢瑞達公司和武漢大學合作，開始研制安全計算機，研究成果于2004年10月通過國家密碼管理委員會主持的技術鑒定。它是國內第一款自主研制的可信計算平臺，在系統結構和主要技術路線方面與TCG的規范是類似的，有些方面有所創新，有些方面也有差異。這一產品被國家科技部等四部委聯合認定為“國家級重點新產品”，并獲得2006年國家密碼科技進步二等獎，已在我國電子政務、公安、銀行、軍隊得到實際應用。
??? 2004年6月在武漢召開中國首屆TCP論壇。2004年10月在解放軍密碼管理委員會的支持下，在武漢大學召開了第一屆中國可信計算與信息安全學術會議。
??? 2005年聯想集團的“恒智”芯片和可信計算機相繼研制成功。同年，兆日公司的TPM芯片研制成功。這些產品都相繼通過國家密碼管理委員會的鑒定和認可。
??? 此外，同方、方正、浪潮、天融信等公司也都加入了可信計算的行列。武漢大學、中科院軟件所等高校和研究機構也都開展了可信計算的研究。
??? 國家發改委、科技部、信息產業部、國家自然科學基金委等政府部門都積極支持可信計算的發展。
??? 至此，中國的可信計算事業進入了蓬勃發展的階段。
四、我國的一種可信計算平臺
??? 下面介紹的是武漢瑞達公司和武漢大學合作研制的我國第一款可信計算機。
??? 1．系統結構
??? ■ 主板上嵌入ESM模塊（Embedded Security Module），并以ESM為信任根；
??? ■ 智能卡子系統；
??? ■ 安全增強的BIOS；
??? ■ 安全增強的LINUX操作系統；
??? 可信計算機的硬件系統結構如圖7所示。
??? 2.安全功能
??? ■ 基于智能卡和口令相結合的用戶身份認證；
??? ■ 系統資源的完整性校驗；
??? ■ 安全增強的兩級日志；
??? ■ 可控制所有I/O口的開放與關斷；
??? ■ 數據的安全存儲；
??? ■ 數據加解密；
??? ■ 數字簽名與驗證。
??? 3.嵌入式安全模塊
??? 嵌入式安全模塊ESM的結構如圖8所示，其中J2810是我們自己研制的芯片。
??? ■ ESM的一個重要特點是對CPU進行了安全設計：將CPU的工作狀態劃分為系統態和用戶態。系統態下可調用用戶態的指令，而用戶態下只能使用用戶態的指令，如果調用系統態的指令則產生硬件中斷。
??? ■ 采用SOSCA（Secure Open Smart Card Architecture）結構，從硬件上對存儲器進行分區隔離保護。SOSCA技術本質上是一種存儲器隔離保護技術，原來主要用于大型機。當發現指令越界時將自動產生硬件中斷，阻止這種越界的行為發生，從而確保數據安全。
??? ■ 嵌入式操作系統JetOS是ESM資源的管理者，是ESM和整個系統安全的關鍵之一。它由傳輸管理、文件管理、安全與容錯管理、命令處理四個功能模塊組成。???????????????????
??? 圖8? ESM的結構圖
五、可信計算研究的發展趨勢
??? 1．可信計算面臨的挑戰
??? 目前可信計算已經成為信息安全領域的一個新潮流，但可信計算的發展尚存在一些問題。
??? （1）理論研究相對滯后
??? 無論是美國還是中國，在可信計算領域都處于技術超前于理論，理論滯后于技術的狀況。至今尚沒有公認的可信計算理論模型。
??? 可信測量是可信計算的基礎。但是目前尚缺少軟件的動態可信性的度量方法與理論。
??? 信任鏈技術是可信計算平臺的一項關鍵技術。然而信任鏈的理論尚需要進一步完善。
??? 理論來源于實踐，反過來又指導實踐。沒有理論指導的實踐最終是不能持久的。目前可信計算的技術實踐已經取得長足的發展，因此應當在可信計算的實踐中豐富和發展可信計算的理論。
??? (2）部分關鍵技術尚待攻克
??? 目前的可信計算機產品都沒能完全實現可信計算中廣泛認同的一些關鍵技術。如完整的信任鏈、動態可信測量、安全I/O等。目前的可信測量只是系統開機時的系統資源靜態完整性測量，因此只能確保系統開機時的系統資源靜態完整性，尚不能確保系統工作后的動態可信性。
??? （3）缺乏配套的可信軟件系統
??? 目前TCG給出了可信計算硬件平臺的相關技術規范和可信網絡連接的技術規范，但還沒有關于可信操作系統、可信數據庫、可信應用軟件的技術規范。網絡連接只是網絡活動的第一步，連網的主要目的是數據交換和資源共享，這方面尚缺少可信技術規范。只有硬件平臺的可信，沒有操作系統、網絡、數據庫和應用的可信，整個系統還是不安全的。
??? (4）缺少安全機制與容錯機制的結合
??? 安全可靠是用戶對可信計算的希望，因此必須堅持安全與容錯相結合的技術路線。但是目前這方面的研究還十分缺乏。
??? （5）可信計算的應用需要開拓
??? 可信計算的應用是可信計算發展的根本目的。目前可信PC機、TPM芯片都已經得到實際應用，但應用的規模和覆蓋范圍都還不夠，有待大力拓展。
??? 2．可信計算待研究的領域
??? 現階段的可信計算熱潮是從可信PC平臺開始的，但是它涉及的研究和應用領域卻要廣泛得多。其亟待研究的領域包括以下三方面。
??? （1）關鍵技術
??? ■ 可信計算的系統結構，包括可信計算平臺的硬件結構及可信計算平臺的軟件結構；
??? ■ TPM的系統結構：TPM的硬件結構，TPM的物理安全，TPM的嵌入式軟件；
??? ■ 可信計算中的密碼技術：公鑰密碼，傳統密碼，HASH函數，隨機數產生；
??? ■ 信任鏈技術：完整的信任鏈和信任的延伸；
??? ■ 信任的度量：信任的動態測量、存儲和報告機制，軟件動態可信測量；
??? ■ 可信軟件：可信操作系統、可信編譯、可信數據庫、可信應用軟件；
??? ■ 可信網絡：可信網絡結構、可信網絡協議、可信網絡設備、可信網格。
??? （2）理論基礎
??? ■ 可信計算模型：可信計算的數學模型、可信計算的行為學模型；
??? ■ 可信性的度量理論：信任的屬性與度量、軟件的動態可信性度量理論與模型；
??? ■ 信任鏈理論：信任的傳遞理論、信任傳遞的損失度量；
??? ■ 可信軟件理論：軟件可信性度量理論、可信軟件工程 、可信程序設計方法學、軟件行為學。
??? （3）可信計算的應用
??? 可信計算技術的應用是可信計算發展的根本目的。可信計算技術與產品主要用于電子商務、電子政務、安全風險管理、數字版權管理、安全檢測與應急響應等領域。
六、結論
??? 目前可信計算已經成為世界信息安全領域的一個新潮流。可信計算技術是一種行之有效的信息安全技術。可信計算機與普通計算機相比，安全性大大提高，但可信計算機也不是百分之百安全。
??? 我國在可信計算領域起步不晚，水平不低，成果可喜。我們應當抓住機遇發展我國的可信計算事業，建立我國的信息安全體系，確保我國的信息安全。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的国内外可信计算技术发展概况(转载1)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： c语言贾宗璞答案,c语言程序设计答案贾宗
- 下一篇： java会员卡的绑定和解绑_java毕业