隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展和信息戰(zhàn)的愈演愈烈,，計算系統(tǒng)的研究面臨的關(guān)鍵問題已不再僅僅局限于運算性能、接口的豐富程度等方面，可信性等方面的研究已變得日益重要,，很多軍用領(lǐng)域所用的計算機系統(tǒng)已經(jīng)趨向于使用國產(chǎn)處理器以保證系統(tǒng)的安全性,，但是從可信性的角度來講，僅使用國產(chǎn)處理器是不夠的,，本文針對這一趨勢,，對可信系統(tǒng)進行了研究，實現(xiàn)了基于國產(chǎn)龍芯處理器的可信系統(tǒng)構(gòu)建,。

1 基于國產(chǎn)處理器的可信系統(tǒng)架構(gòu)
    構(gòu)建一個可信系統(tǒng)首先需要構(gòu)建一個信任根,，再建立一條信任鏈，信任的傳遞從信任根開始至硬件平     臺的BootLoader,，再到操作系統(tǒng),，最后到應用程序，一級認證一級,，一級信任一級,，進而擴展到整個計算機系統(tǒng)，基于國產(chǎn)龍芯處理器的可信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要分為四層：可信系統(tǒng)硬件層,、可信BootLoader層,、可信操作系統(tǒng)層和安全應用程序?qū)?如圖1所示，其中信任根包含在可信BootLoader層內(nèi),。本文主要介紹可信系統(tǒng)硬件層,、可信BootLoader層、可信操作系統(tǒng)層的構(gòu)建及整個系統(tǒng)的啟動過程和信任鏈建立的過程,。

1.1 可信系統(tǒng)硬件層
    可信系統(tǒng)的硬件層如圖2所示,，包括主處理器（龍芯2F芯片）、存儲器系統(tǒng),、I/O系統(tǒng),、可信平臺模塊TPM等，主處理器通過LPC總線與可信平臺模塊TPM進行通信,，TPM由輸入和輸出,、密碼協(xié)處理器、存儲單元等組件構(gòu)成,，是一個可以獨立進行密鑰生產(chǎn)與加解密的安全微控制器,。　

1.2 可信BootLoader層
    可信BootLoader層由可信PMON與CRTM組成,，如圖3所示,。

    其中CRTM（Core Root of Trust Measurement）是信任度量核心根，簡稱信任根,，是整個可信計算機的核心測量部分,，同時也是可信計算機的整條信任鏈的起點，在可信計算機上電啟動后最先運行,，主要負責啟動TPM,、校驗可信PMON的完整性、與可信PMON通信,?？尚臥MON除了作為整個系統(tǒng)的啟動引導程序外還具有與CRTM通信以及校驗操作系統(tǒng)內(nèi)核完整性的功能。
1.3 可信操作系統(tǒng)層
    操作系統(tǒng)的可信性問題一直是業(yè)內(nèi)的一個難點,，目前現(xiàn)有的可信產(chǎn)品中所使用的可信操作系統(tǒng)大多是在通用操作系統(tǒng)中加入可信軟件棧TSS,，以解決操作系統(tǒng)上的應用程序與TPM的通信問題。本文提出的可信操作系統(tǒng)層構(gòu)建如圖4所示,。

     可信軟件棧TSS是對可信系統(tǒng)提供支持的軟件,，它的設(shè)計目標是對應用TPM功能的應用程序提供一個唯一的入口，并提供對TPM的同步訪問管理,?？尚跑浖SS具體可以分為如下4層：
    (1) TPM驅(qū)動程序?qū)樱═DD）。該模塊主要負責把TDDL傳入的字節(jié)流發(fā)送給 TPM,，然后把 TPM 的返回數(shù)據(jù)發(fā)送回TDDL,。TDD模塊的設(shè)計與 TPM制造商和操作系統(tǒng)有關(guān)，它和TPM在物理層進行通信,，依賴于TPM的訪問接口和操作系統(tǒng)的驅(qū)動編寫模型,。由于TPM一次只能處理一個請求，所以TDD只允許一個進程進行訪問,，由TCS層負責對多個請求的同步管理,。
    (2) TPM驅(qū)動程序庫（TDDL）。由TPM制造商提供,，位于TCS和TDD之間,，TDDL提供了一個用戶態(tài)的接口。該接口是標準的C接口,，可以使不同的TCS很容易地在平臺之間移植,。由于TDD只允許一個進程進行訪問，因此TDDL在同一時刻只允許被一個進程打開,。
    (3) TPM核心服務層（TCS）,。在一個平臺操作系統(tǒng)上只能有一個TCS，TCS接口(TCSI)被設(shè)計用來提供一種直接而簡便的方法來控制和請求TPM服務,。TCS提供了一個公共的服務集合,，可以為多個TSP使用。TCS提供的功能包括TPM命令的組包拆包,、日志,、審計,、密鑰證書的管理，以及協(xié)調(diào)多個應用程序?qū)PM的同步訪問等,。
    (4) TPM服務提供層（TSP）,。該模塊位于TSS的最上層，為應用程序提供TPM服務,。該模塊和應用程序都位于用戶層,，并且在同一進程空間內(nèi)，為應用程序與 TPM之間的數(shù)據(jù)傳輸提供保護,，可以為應用程序提供TPM安全平臺的所有功能,。
2 可信系統(tǒng)啟動過程和信任鏈的建立
    基于龍芯處理器的可信系統(tǒng)基于TPM建立了一條完整的信任鏈，整個平臺的啟動過程和信任鏈工作方式如圖5所示,。

    (1) 在計算機終端加電后,，信任根CRTM首先啟動初始化TPM；
    (2) TPM運行起來后,，信任根度量可信PMON的完整性,，將度量值存入TPM；
    (3) 可信PMON運行,，初始化龍芯2F計算機主模塊硬件部分,；
    (4) 信任根將控制權(quán)交給可信PMON，由可信PMON度量操作系統(tǒng)的完整性,將度量值存入TPM,；
    (5) 可信PMON將控制權(quán)交給操作系統(tǒng),，操作系統(tǒng)度量應用程序完整性，將度量結(jié)果報告TPM,；
    (6) TPM將完整性度量值經(jīng)過內(nèi)部加密處理生成完整性序列值報告給操作系統(tǒng),，操作系統(tǒng)將序列值和已存儲在TPM芯片內(nèi)部的完整性驗證碼進行比較，如果發(fā)現(xiàn)有修改,，則操作系統(tǒng)運行中斷,；如果沒有修改，則操作系統(tǒng)正常啟動,，并進入可信運行環(huán)境,。
    本文構(gòu)建了基于國產(chǎn)龍芯處理器的可信系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的核心器件龍芯2F處理器和TPM全部為國產(chǎn)器件,，它的實現(xiàn)對于軍用,、金融等保密領(lǐng)域具有極其重要的意義，但是目前尚存在部分關(guān)鍵技術(shù)需要攻克,，如硬件集成技術(shù),、動態(tài)可信測量技術(shù)及I/O的安全技術(shù)等，且目前可信領(lǐng)域的權(quán)威組織TCG（可信計算組織）僅給出了可信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范,，可信操作系統(tǒng),、可信數(shù)據(jù)庫,、可信應用軟件的相關(guān)技術(shù)規(guī)范還有待于進一步完善。
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