可信認(rèn)證關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、從信息系統(tǒng)安全的角度出發(fā)，要考慮應(yīng)用操作、共享服務(wù)和通信三個(gè)環(huán)節(jié)。在“三縱三橫兩個(gè)中心”的信息安全保障技術(shù)框架中，認(rèn)證機(jī)制是保障信息系統(tǒng)能以安全、有效的方式被訪問的前提。本文將可信計(jì)算技術(shù)引入到認(rèn)證領(lǐng)域，建立了終端平臺(tái)自身的可信認(rèn)證，平臺(tái)與平臺(tái)之間的可信認(rèn)證機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上對用戶與可信平臺(tái)之間的身份認(rèn)證和可信平臺(tái)與密碼管理中心的密鑰管理方案以及相關(guān)技術(shù)展開研究，主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)利用可信平臺(tái)模塊TPM(或可信

2、密碼模塊TCM)來構(gòu)建可信計(jì)算平臺(tái)，保障硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)的可信，進(jìn)而保障應(yīng)用的可信。可信鏈的建立和傳遞是其中的關(guān)鍵技術(shù)，但是，有關(guān)可信計(jì)算理論模型方面的研究目前較多的集中于如何在信息世界中計(jì)算信任的問題上，即如何將社會(huì)學(xué)中人與人聞的信任關(guān)系運(yùn)用到計(jì)算環(huán)境中，從而達(dá)到信息世界中可信的目的。這些模型都側(cè)重于社會(huì)學(xué)中的信任關(guān)系，需要進(jìn)一步完善從而更好地給可信計(jì)算提供理論上的保障。本文遵循可信計(jì)算組織TCG規(guī)范中對可信根和可信傳遞的定義，應(yīng)用

3、無干擾理論，從動(dòng)態(tài)的角度，提出了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可信傳遞的理論，建立了基于無干擾理論的可信鏈模型，并對該模型進(jìn)行了形式化描述和驗(yàn)證。 (2)在信息系統(tǒng)中，終端平臺(tái)需要向外部實(shí)體證明自己，完成網(wǎng)絡(luò)通信中的身份認(rèn)證。目前的證明方法一個(gè)明顯的不足之處是暴露了本地平臺(tái)(包括硬件和軟件)的配置信息，這在一定程度上給攻擊者提供了方便，使之更容易遭受各種攻擊。本文提出的可信計(jì)算遠(yuǎn)程自動(dòng)匿名證明方案以屬性證書代替平臺(tái)配置信息，不僅可以有效防止隱私性的

4、暴露，而且為系統(tǒng)升級(jí)和備份過程的可信檢測提供了很好的思路；利用環(huán)簽名實(shí)現(xiàn)直接匿名證明，避免了可信計(jì)算平臺(tái)與可信第三方的協(xié)商過程，在提高執(zhí)行效率的同時(shí)，也增強(qiáng)了安全性；基于可信計(jì)算模塊及其宿主聯(lián)合簽署的隱藏屬性證書實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)匿名證明，不需要額外的零知識(shí)證明，實(shí)現(xiàn)效率較高。 (3)安全信息系統(tǒng)要防止由內(nèi)部泄漏機(jī)密信息。加密機(jī)制是防止機(jī)密信息泄露的有效手段，其中的密鑰管理又是加密中的重要環(huán)節(jié)，無論加密強(qiáng)度多高，密鑰的泄露將導(dǎo)致信息系

5、統(tǒng)全盤崩潰。本文采用秘密共享方案管理密鑰，基于XTR公鑰體制，提出了一種同時(shí)間特性綁定的動(dòng)態(tài)秘密共享方案。該方案在同等的安全強(qiáng)度下，將有限域上的求冪運(yùn)算時(shí)間降為原來的三分之一：每個(gè)參與者在有效期之外不能參與共享秘密；參與者更新秘密份額時(shí)不需要秘密分發(fā)者的參與：秘密份額更新過程簡單且具有前向安全性；每個(gè)參與者只需要維護(hù)一個(gè)秘密份額就可以實(shí)現(xiàn)多重秘密共享。 (4)對用戶與終端平臺(tái)之間的認(rèn)證，提出了XTR公鑰密碼體制下基于身份的數(shù)字簽

6、名方案。這種方案不需要計(jì)算雙線性對，在相同的安全強(qiáng)度下，XTR的密鑰比RSA的密鑰短得多，在參數(shù)的選取速度上與RSA相當(dāng)，比ECC則要快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。所以本文中提出的簽名方案的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度都較低。此外，還對簽名算法作出了改進(jìn)，給出了一種基于身份特征的盲簽名方案。 (5)最后基于終端平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了可信認(rèn)證機(jī)制原型系統(tǒng)，在Linux 2.6內(nèi)核下實(shí)現(xiàn)了終端可信啟動(dòng)，并且基于Linux操作系統(tǒng)的PAM模塊實(shí)現(xiàn)了用戶認(rèn)證。根據(jù)系統(tǒng)的

7、實(shí)際安全需求、安全威脅和安全假設(shè)進(jìn)行配置，對用戶采用了雙因子USB-Key認(rèn)證的方式，由USB-Key管理中心統(tǒng)一進(jìn)行管理。在可信認(rèn)證機(jī)制的原型系統(tǒng)中，用戶分為幾種不同的角色，根據(jù)強(qiáng)制訪問控制的要求，建立了二維標(biāo)識(shí)的強(qiáng)制訪問控制模型，使得既能防止越權(quán)泄露信息，又能控制信息的非授權(quán)修改。 綜上所述，本文討論了信息系統(tǒng)中的可信認(rèn)證關(guān)鍵技術(shù)，對平臺(tái)自身的可信認(rèn)證和平臺(tái)之間的可信認(rèn)證，以及用戶與平臺(tái)之間的認(rèn)證及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，建立了