基于ARM的可信計算軟件棧TSS的應用分析

引言
　　隨著計算機應用的不斷發展，安全威脅問題越來越嚴重，傳統的單純依靠軟件來抵抗安全威脅往往不能解決問題?？尚庞嬎愕幕舅枷胧菑?a target='_blank' class='arckwlink_none'>芯片、硬件結構和操作系統等方面制定安全規范保證計算機和網絡結構的安全?？尚庞嬎闫脚_基于可信平臺模塊（TPM），以密碼算法技術作為基礎、安全操作系統作為核心，通過信任域的不斷擴展形成安全的平臺。
　　目前市場上的TPM芯片主要應用在PC終端上，但是隨著嵌入式系統的不斷發展，TPM在嵌入式系統上的應用也越來越廣，程序員在編寫可信計算應用程序的時候，其切入點應該是TSS，本文就TPM和TSS的概念、TSS在ARM平臺上的移植、調用TSS的API編寫應用程序以及如何與TPM進行交互做了詳細的介紹，最終實現了在嵌入式ARM平臺上的可信計算。
　　TPM芯片結構和TSS體系結構概述
　　可信計算的核心是TPM，它是一種安全加密芯片，提供了一種基于硬件的方法來管理用戶權限、網絡訪問、數據保護等。TPM芯片用來存儲數字密鑰、認證和密碼，有了TPM不管是虛擬的還是物理的攻擊都將變得更加困難。如圖1所示，TPM芯片主要由以下幾部分組成：I/O組件、非易失性存儲、身份密鑰、程序代碼、隨機數產生器、Sha-1算法引擎、RSA密鑰產生、RSA引擎、Opt-In選擇組件、執行引擎。
　　
　　圖1 TPM芯片結構
　　TPM芯片里的資源是有限的，它僅僅對外提供了一些基本的功能接口。為了充分應用TPM的內部功能，需要在TPM外部套接一個可信計算軟件棧TSS，TSS作為可信計算平臺上TPM的支持軟件，其規范定義了一種能夠讓訪問TPM變得簡單和直接的體系結構。本文構建的嵌入式平臺為三星的ARM9TDMI-S3C2410處理器，TPM芯片為Atmel公司的AT97SC3204T。
　　由圖2可知，TSS的運行模式分為兩種：用戶模式和內核模式。用戶模式下，通常根據用戶的要求來加載和執行用戶應用程序和服務，有時候這些用戶應用程序和服務也可以作為啟動服務被載入。在內核模式下，通常運行設備驅動和操作系統的核心組件。
　　
　　圖2 TSS體系結構
　　TSS由三個邏輯組件構成：TCG設備驅動程序庫（TCG Device Driver Library，TDDL）、TSS核心服務（TSS Core Services，TCS）、TCG服務提供者（TCG Service Provider，TSP）。
　　TDDL提供了一個與TPM設備驅動程序進行交互的API的庫，用來打開和關閉TPM設備驅動程序（TPM Device Driver）、發送和接收數據塊、查詢設備驅動程序的屬性、取消已經提交的TPM命令。TCS層主要用來管理TPM的資源，提供了一個TPM命令數據塊產生器和一個全局的密鑰存儲設備。TSP層通過共享對象或動態鏈接庫直接被應用程序調用。
　　TSS的工作流程如下：應用程序的命令參數通過接口TSPl發送到TSP，TSP通過處理后傳送給TCS，TCS將接收到的請求轉化為TPM能夠識別的字節流，通過TDDL和TDD傳給TPM，然后反向經TDDL、TDD、TCS、TSP傳回應用程序。