Trusted Platform Module

TPM na płycie głównej Asusa P5Q Premium

Trusted Platform Module (TPM) – standard układu scalonego (nazywany jest tak również sam układ) opracowany przez Trusted Computing Group. Obowiązuje wersja specyfikacji TPM 2.0.

Funkcjonalność

Układy zgodne z TPM potrafią wykonać najbardziej typowe operacje obliczeniowe związane z kryptografią. Wśród operacji takich wymienić należy:

• generowanie liczb pseudolosowych
• generowanie podpisu cyfrowego dla ciągu bajtów
• generowanie skrótów dla ciągu bajtów
• szyfrowanie ciągu bajtów
• generowanie skrótów dla sekwencji operacji wykonywanych przez procesor

Układy TPM mają zaimplementowane następujące algorytmy:

• RSA
• SHA-1
• HMAC
• AES – niewymagany – jednak powszechnie stosowany

Ponadto każdy układ TPM ma unikatowy numer seryjny oraz prywatny klucz RSA.

Zastosowania

Układy zgodne z TPM mogą obsługiwać wszystkie działania związane z kryptografią, w tym działania, w których producent rozwiązania nie życzy sobie ingerencji użytkownika w ich przebieg. Ponadto działanie TPM zbliżone jest do działania karty inteligentnej i w efekcie, przechowywany w układzie klucz prywatny nigdy go nie opuszcza, ani nigdzie nie jest wysyłany. Znacząco utrudnia to jego zdalne przechwycenie, czyniąc to w praktyce niemożliwym.

„Nieprzejrzystość” operacji kryptograficznych sprawia, że układy TPM mogą być stosowane w rozwiązaniach DRM. Dobra ochrona klucza i ścisłe związanie z konkretnym egzemplarzem sprzętu pozwalają na tworzenie stosunkowo bezpiecznych rozwiązań szyfrujących dane, w szczególności dane na dyskach twardych. Przykładem implementacji może być mechanizm BitLocker stosowany w systemach Windows, począwszy od wersji Vista.

Producenci

Układy TPM produkowane są przez następujące firmy:

• Atmel
• Broadcom
• Infineon
• Sinosun
• STMicroelectronics
• Winbond

Implementacje

Wśród komputerów PC, najczęściej spotyka się układy TPM w laptopach. Wynika to z faktu, że dane na tych komputerach są bardzo mocno narażone na kradzież, a dzięki mechanizmom TPM mogą być chronione. Wśród komputerów typu desktop, układy TPM były do niedawna stosunkowo rzadkie. Spotyka się również rozwiązania serwerowe. Wśród producentów komputerów wyposażonych w układy zgodne z TPM, wymienić należy:

• Apple
• Acer
• ASUS
• Dell
• Fujitsu (również serwery)
• Gateway
• Gigabyte (płyty główne)
• HP
• Intel
• Lenovo/IBM
• Toshiba
• MSI

Kontrowersje

Ponieważ układy zgodne z TPM mogą być wykorzystywane w systemach DRM, budzą kontrowersje we właściwe wszystkich technologiach związanych z ochroną mediów cyfrowych.

Bezpieczeństwo

Pomimo wysokiego poziomu bezpieczeństwa układy TPM nie stanowią gotowego rozwiązania całościowego problemu bezpieczeństwa systemu, a jedynie implementację specyficznych funkcji, które mogą być w tym celu wykorzystywane. Proponowane techniki obchodzenia zabezpieczeń zapewnianych przez układy TPM obejmują więc głównie wykorzystywanie błędnego zastosowania mechanizmów zapewnianych przez TPM w poszczególnych aplikacjach, wykorzystanie funkcji odtwarzania danych (recovery) lub techniki wirtualizacji.

W 2010 roku firma Flylogic poinformowała o opracowaniu sprzętowej techniki umożliwiającej obejście układu Infineon SLE 66PE. Atak wiąże się z koniecznością dotarcia do fizycznej struktury układu scalonego i obejściem zabezpieczeń, co umożliwia sterowanie sygnałem na pojedynczych ścieżkach.

Pomiar PCR

Układy TPM posiadają rejestr PCR (Platform Configuration Registers), w którym są przechowywane wyniki pomiarów struktury danych, od wyników pomiarów PCR może zależeć działanie modułu TPM – na podstawie wyników pomiarów PCR moduł TPM może stwierdzić, czy działa w zaufanym środowisku. Pomiar PCR obejmuje pomiar struktur danych w postaci sum kontrolnych – zazwyczaj pomiarowi podlegają następujące czynniki:

• PCR0 – struktura kodu systemu BIOS
• PCR1 – konfiguracja BIOS
• PCR2 – struktura kodu opcjonalnej pamięci ROM
• PCR3 – konfiguracja opcjonalnej pamięci ROM
• PCR4 – struktura głównego rekordu rozruchowego MBR
• PCR5 – konfiguracja głównego rekordu rozruchowego MBR
• PCR6 – przejścia stanów
• PCR7 – pomiary producenta
• PCR8-15 – pomiary przeprowadzane przez system (np. struktura jądra systemu, ładowane moduły jądra przy starcie itp.)
• PCR16 – debug

Pomiar PCR jest wykorzystywany w technologii BitLocker w celu sprawdzenia, czy środowisko, w którym jest uruchamiany system, jest zaufane – ma to na celu utrudnić lub wyeliminować szansę przechwycenia klucza szyfrującego poprzez np. uruchomienie innego systemu przy pomocy LiveCD, dokonania zmian w hardware, modyfikacja jądra, wyłączenie SecureBoot, zmiana firmware BIOS itp.

W skład PCR7 wchodzą też podniesione alarmy w systemie BIOS takie jak wyzwolenie czujnika otwarcia obudowy (chassis intrusion) czy wielokrotne wpisanie błędnego hasła do BIOS – na podstawie tego parametru TPM może odmówić wydania klucza szyfrującego z powodu szansy włamania się do obudowy fizycznego sprzętu.