第14讲 可信计算

课程设计可信计算一、教学目标本课程的目标是让学生掌握可信计算的基本概念、原理和应用，培养他们分析问题和解决问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：•掌握可信计算的基本概念和原理；•了解可信计算在现实生活中的应用；•熟悉可信计算相关的重要算法和协议。

2.技能目标：•能够运用所学知识分析和解决实际问题；•能够运用编程语言实现简单的可信计算算法；•能够进行团队合作，进行项目开发和演示。

3.情感态度价值观目标：•培养学生的创新意识和团队合作精神；•培养学生对可信计算领域的兴趣和热情；•培养学生遵守道德规范，注重信息安全的责任感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括可信计算的基本概念、原理和应用。

具体安排如下：1.第一章：可信计算概述•可信计算的定义和发展历程；•可信计算的基本原理和模型；•可信计算的应用场景和案例分析。

2.第二章：可信计算的基础理论•加密算法和数字签名；•认证技术和身份验证；•安全协议和隐私保护。

3.第三章：可信计算的实际应用•区块链技术及其应用；•云计算环境下的可信计算；•物联网环境下的可信计算。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握可信计算的基本概念和原理；2.讨论法：学生进行小组讨论，培养他们的思考和表达能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解可信计算的应用场景；4.实验法：安排实验课程，让学生动手实践，加深对可信计算的理解。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择权威、实用的教材，作为学生学习的主要参考；2.参考书：提供相关领域的经典著作和论文，供学生深入研究；3.多媒体资料：制作课件、视频等资料，帮助学生更好地理解课程内容；4.实验设备：准备计算机、网络设备等实验器材，为学生提供实践机会。

五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

J I A N G S U U N I V E R S I T Y可信计算密码支撑平台完整性度量和密码机制的研究学院：计算机科学与通信工程学院班级：信息安全1202学号： **********姓名：肖雪本文从可信平台，可信计算密码支撑平台完整性度量，密码机制，TCG的密钥管理体系分析，这四个方面来研究可信计算密码支撑平台完整性度量和密码机制。

研究可信计算密码支撑平台和TCM可信密码模块的组成结构，分析密码算法的支撑作用和可信计算密码支撑平台的完整性度量机制。

分析它的密码机制，指出了其密码机制上的特色与不足。

一.可信平台我们认为，可信计算机系统是能够提供系统的可靠性、可用性、信息和行为安全性的计算机系统。

1.可信计算平台的功能与应用目标可信计算组织认为，可信计算平台的主要应用目标是风险管理、数字资源管理、电子商务和安全监控和应急相应。

为了实现这些目标，可信计算平台至少需要提供以下基本功能：数据安全保护、平台身份证明、完整性测量、存储与报告。

2.可信平台模块的逻辑结构TCG定义了可信平台模块(TPM)的逻辑结构，它是一种SoC(System on Chip)芯片，由CPU、存储器、I／O、密码运算处理器、随机数产生器和嵌入式操作系统等部件组成，完成可信度量的存储、可信度量的报告、系统监控、密钥产生、加密签名、数据的安全存储等功能。

由于可信平台模块用作可信计算平台的信任根，所以它应当是物理安全和管理安全的。

图 1 TCG的TPM结构如图 1 所示。

二．可信计算密码支撑平台完整性度量1 功能和结构《可信计算密码支撑平台功能与接口规范》，定义了可信计算密码支撑平台的密码算法、密钥管理、证书管理、密码协议、 密码服务等应用接口规范，适用于可信计算密码支撑平台相关产品的研制、生产、测评和应用开发。

１．１平台功能可信计算密码支撑平台在计算系统中的作用如图２所示，平台主要提供完整性、身份可信性和数据安全性的密码支持，密码算法与平台功能的关系如图３ 所示。

云计算平台的可信计算技术研究第一章云计算平台概述在当今信息技术高速发展的时代，云计算平台已经逐渐成为了企业和个人使用计算资源的首选方式。

云计算平台的出现，既满足了用户对计算资源高效共享的需求，又实现了计算资源的弹性伸缩。

然而，随着云计算平台的快速发展，用户也日益关注计算资源的可信性和安全性。

可信计算技术作为解决这一问题的关键，正成为云计算平台的重要组成部分。

第二章可信计算技术概述2.1 可信计算的定义和特点可信计算是一种基于硬件加密、软件认证和安全协议的技术，旨在保证计算平台的可靠性和安全性。

主要特点包括：(1) 安全启动和测量：确保计算平台的启动过程不受恶意软件、硬件的影响，并可对启动过程进行测量和验证。

(2) 可信执行环境：提供可信的执行环境，确保计算平台在运行过程中不受未授权或恶意软件的干扰。

(3) 数据保护：确保计算平台中的数据在传输和存储过程中不被篡改、窃取或破坏。

(4) 身份认证和访问控制：通过强化身份认证和访问控制机制，有效防止未经授权的访问。

2.2 可信计算的关键技术可信计算的实现离不开以下关键技术：(1) 安全启动技术：通过硬件和软件的配合，确保计算平台在启动过程中不受恶意软件、硬件的影响。

(2) 可信执行环境技术：通过硬件和软件的结合，为应用程序提供一个安全可信的执行环境。

(3) 数据保护技术：包括数据加密、数据完整性保护、数据访问权限控制等技术，实现对数据的安全保护。

(4) 身份认证和访问控制技术：通过身份认证和访问控制机制，确保只有合法的用户可以访问计算平台。

第三章云计算平台中的可信计算技术在云计算平台中，可信计算技术主要用于保护用户数据的安全和隐私，以及确保计算资源的可信性。

具体包括以下几个方面：3.1 安全启动和测量云计算平台使用安全启动技术，确保计算节点在启动过程中不受恶意软件、硬件的影响。

同时，通过测量技术，对计算节点的启动过程进行实时测量和验证，以确保计算节点的可信性。

可信计算（IX）网络安全可信计算（IX）网络安全2006年06月13日前进中的可信计算（Ⅸ）：网络安全闵应骅中国互联网产业发展迅猛，目前，互联网用户数量已经突破1.1亿，网站数量超过69万个。

互联网是没有国界的。

中国的互联网既受到别人的攻击，也成为攻击来源。

中国2005年全年发生的互联网安全事件比上一年增加了一倍。

在攻击来源国家排名中，中国整体的增加量同样非常迅速，较上半年增长153%，比全球平均增长率高出72个百分点，成为仅次于美国的高攻击来源国家。

中国许多的计算机受到他人的控制，不仅自身安全收到攻击，还被用来作为网络犯罪的工具。

统计表明，中国受僵尸网络（Bot）控制的计算机数量增加很多，成长率高达37%，比全球平均成长率高出24个百分点。

值得关注的是，2005年下半年，每天平均有高达1402个阻断式服务攻击（DoS），比前期报告多了51%。

这其中很重要的因素就是僵尸网络更容易发起DoS攻击。

网络安全问题的重要性是不言而喻的。

很多人讲网络安全是三分技术，七分管理。

这说明网络安全管理多么重要。

但是，广大网络用户的安全意识和他们对网络安全的了解同样至关重要。

我们常常重视从上而下的管理，忽略自下而上的能动性。

本文采用从基础到系统，到网络的思路，由密码、数字签名和认证到系统的访问控制，再到网络安全协议，简单介绍关于网络安全的一些知识。

密码系统密码学早在上世纪四十年代就已经形成为一个学科。

一个密码系统将发送者的信息进行伪装，也就是加密，发送出去。

合法的接收者可以解密获取该信息，而非法的接收者无法理解该密文。

这样就可以达到信息安全的目的。

在密码系统的初始阶段，主要是针对文件内容的密码。

到今天，密码术已在认证、授权、审计等各方面得到应用。

发送者加密欲发送的明文变成密文，合法的接收者解密该密文得到正确无误的明文。

所以，加密和解密可以看作是一对互逆的函数。

这个函数中的某些参数就是密钥。

加密和解密的过程都要在计算机上完成，就必须要有算法，来计算这一对函数。

我国可信计算现状与发展思考徐震中国科学院软件研究所可信计算的概念最早可以追溯到1983年美国国防部的TCSEC准则，而广为接受的概念则是在1999年由可信计算平台联盟（Trusted Computing Platform Allianee 1提出。

其主要思想是在硬件平台上引入安全芯片架构，来提高终端系统的安全性，从而将部分或整个计算平台变为可信”的计算平台。

其主要目标是解决系统和终端的完整性问题。

可信计算在技术层面上主要有三个线条：第一个线条是平台的完整性度量,从平台运行的各个环节都涉及到了这个环节是否完整；第二是数据保护，以安全芯片为根的数据保护体系;第三是平台完整性报告，利用度量的结果向远端的平台验证平体的完整性是否受到的破坏。

本文将首先介绍国内外可信计算的进展情况，进而从自主可信计算角度给出其发展思路和工作重点。

一、国内外可信计算的进展情况1、国际可信计算研发现状在可信计算科研方面，可信计算技术的主要研究机构有Stanford大学、MIT、CMU、Cambridge大学、Dartmouth大学、IBM Waston研究中心和HP实验室等, 当前的主要研究方向涵盖了可信计算安全体系结构、安全启动、远程证明、安全增强、可信计算应用与测评等。

而在应用领域,可信计算最初定位在PC终端,IT厂商逐步退出了TPM芯片、安全PC、可信应用软件等产品。

随着技术进步和应用的发展，逐步转向了移动设备的应用，存储方面也在大规模发展，包括移动存储和大型的网络存储。

目前，国际TCG组织正在做下一代的可信芯片（TPM.next标准，目标是做统一的平台模块标准,兼容包括中国、俄罗斯在内的全球各国家算法，最终目标是把可信计算芯片和体系做成统一的技术体系。

2、中国可信计算研发现状中国可信技术相关研究大概在2003到2004年起步，之后政府在各个重要科技和产业计划中都已将可信计算技术的研究与应用列入重点；学术界针对TPM/TCP、远程证明、可信计算测评、信任链构建技术、关键技术标准等方面都在积极开展研究工作；产业界也在积极研究各种基于TCM的安全解决方案；国家密码管理局和全国信息安全标准化技术委员会也在积极推进可信计算相关标准的研究与制定。

一、引言信息技术的高速发展，带来了信息产业的空前繁荣；但危害信息安全的事件也不断发生，信息安全形势日益严峻。

目前信息安全问题的技术原因主要包括:■ 微机的安全结构过于简单。

最初，微机被认为是个人使用的计算机，许多安全措施不再需要，为了降低成本，许多有效的安全措施被去掉。

■ 信息技术的发展使计算机变成网络中的一部份，突破了计算机机房的地理隔离，信息的I/O遍及整个网络世界，网络协议缺少安全设计，存在安全缺陷。

网络协议的复杂性使得对其进行安全证明和验证十分困难。

■ 操作系统过于庞大，软件故障与安全缺陷不可避免。

硬件结构的安全和操作系统的安全是信息系统安全的基础，密码、网络安全等技术是关键技术。

只有从信息系统的硬件和软件的底层采取安全措施，从整体上采取措施，才能有效地确保信息系统的安全。

对于最常用的微机，只有从芯片、主板等硬件和BIOS、操作系统等底层软件综合采取措施，才能有效地提高其安全性。

正是基于这一思想催生了可信计算的迅速发展。

可信计算的基本思想是在计算机系统中首先建立一个信任根，再建立一条信任链，一级测量认证一级，一级信任一级，把信任关系扩大到整个计算机系统，从而确保计算机系统的可信。

在技术领域, 1983年美国国防部就制定了《可信计算机系统评价准则》。

1999年TCPA 组织成立，2003年改组为可信计算组织TCG。

TCPA和TCG制定了关于可信计算平台、可信存储和可信网络连接等一系列技术规范。

目前已有200多个企业加入了TCG，可信计算机已进入实际应用。

在理论领域，IEEE组织于2004年编辑出版了IEEE Transaction on Dependable and Secure Computing杂志，专门讨论可信计算。

二、可信计算的基本概念1.可信的定义与属性(1)可信的定义目前，关于可信尚未形成统一的定义，主要有以下几种说法。

可信计算组织TCG用实体行为的预期性来定义可信：一个实体是可信的，如果它的行为总是以预期的方式，达到预期的目标。