芯安全 新發展 | 國民技術可信計算再上新臺階

8月11日，為期三天的密碼與安全行業盛會--“2023商用密碼大會”在鄭州國際會展中心降下帷幕，國民技術攜帶近40個優秀安全應用案例參展，全面展示了國民技術“芯安全 新發展”成果。首次亮相的可信計算NS350系列TCM2.0密碼安全新品等可信計算相關產品與應用案例在展會上尤為受到關注。

中國可信計算核心推動者

國民技術是中國可信計算芯片產業的主要創建者與核心推動者，發起并主導制定了中國可信計算標準，同時參與了可信計算國際標準的制定，是國際可信計算產業唯一來自中國的核心產品與服務商。產品支持Intel、AMD、高通等國際及國內主流計算平臺應用，與Intel平臺可信啟動無縫配合，完整支持微軟Windows可信應用。

早在2007年，國民技術就推出了全球第一款TCM可信計算芯片SSX44，該芯片支持SM2、SM3、SM4等商用密碼算法，符合TCM1.0標準要求。

2013年，國民技術第二代TCM可信計算芯片Z32H320TC問世，該芯片兼容TPM2.0國際標準（TPM2.0 Spec 1.16）。

2014年，國民技術可信計算產品開始進入國際主流企業，Microsoft、Lenovo、DELL在國內機型上配置國民技術可信計算產品，支持中國以及全球可信應用。

2015年，國民技術配合國家成功推動應用我國商用密碼算法體系的可信計算標準正式成為ISO/IEC 11889國際標準，這是我國商用密碼算法首次被ISO國際標準采納。

2017年，國民技術量產第三代可信計算芯片Z32H330TC，該芯片兼容TPM2.0（TPM2.0 Spec 1.38），提供SPI接口，支持主動度量，可用于搭建基于TCM/TPM/TPCM等可信計算架構的應用平臺。

2023年，國民技術推出第四代可信計算芯片NS350并將于年底量產，該芯片支持TCM2.0標準，同時兼容TPM2.0標準（TPM2.0 Spec 1.59）。

中國標準可信計算產品進入“雙商密認證”新時代

可信計算芯片屬于密碼安全芯片，需要符合商用密碼產品認證安全芯片檢測認證相關標準要求，國民技術TCM安全芯片始終維護商用密碼產品認證安全第二等級認證證書，已成為產業的標準要求，可提供防止側信道攻擊、側信道分析和故障注入等物理現場攻擊的能力。隨著可信密碼模塊產品類別進入商用密碼產品認證目錄，可信計算芯片還需要滿足TCM 2.0安全協議標準要求，提供防止字典攻擊、重放攻擊、中間人攻擊等安全特性，以及滿足密碼模塊對于權限訪問控制等應用安全要求。國民技術Z32H330TC芯片即將獲得可信密碼模塊第二安全等級商用密碼產品認證證書。從此中國標準的可信計算單芯片進入了“雙商密認證”、“雙商密二級”的新時代。

國民技術可信計算產品方案特點

國民技術可信計算系列產品符合TCM標準，兼容TPM國際標準，產品獲得商用密碼產品型號證書，技術性能、功耗等指標方面在國內、國際處于領先水平，同時還通過了多個第三方檢測機構測試。產品具有如下技術優勢：

·  單芯片實現可信密碼模塊（TCM）, 兼容TPM標準（不同固件版本）

·  基于國民技術32位安全技術架構平臺

·  內置TCM固件與大容量數據Flash

·  集成硬件非對稱加密引擎、硬件對稱加密引擎、雜湊算法硬件加速器

·  具有存儲加密、復位過濾、環境傳感器等安全機制

·  片內集成時鐘發生器

·  同時支持1.8V/3.3V工作電壓

·  支持SPI接口和I2C接口

·  工作溫度范圍更寬，支持-20度到85度

主要應用案例

國民技術可信計算芯片在國內具有領先地位，廣泛應用于各大主流品牌的筆記本、平板、臺式機、服務器等電腦設備，用于實現防字典攻擊、防中間人攻擊、防重放攻擊、數據安全保護等各種安全功能。此外，在移動可信網關、物聯網節點設備等方面也有大量應用。

國民技術已經面向聯想、同方、長城等國內所有主流電腦廠商供貨，同時也是聯想、微軟、英特爾、DELL等國際廠商在華的獨家可信計算芯片供應商。

國民技術第四代可信計算芯片NS350面世

國民技術NS350系列TCM2.0密碼安全新品在2023年商用密碼大會上首次亮相，該產品完全支持我國新一代TCM2.0可信密碼模塊標準，并兼容TPM2.0（TPM2.0 Spec 1.59）國際標準應用。NS350芯片基于40nm先進工藝設計，支持I2C和SPI接口，提供QFN16/20/32和TSSOP28等多種封裝形式。芯片在技術性能和安全性方面具有較大提升，目前已經獲得商用密碼產品認證安全芯片第二安全等級證書，正在開展CC EAL4+安全認證，產品還將通過FIPS 140-3等資質認證。聯系國民技術可獲取NS350芯片樣品，產品在2023年12月開始量產供貨。

關于可信計算

1.基本概念

可信計算旨在解決人與程序之間、人與機器之間的信息安全傳遞，成為信息安全發展的必由之路?？尚庞嬎闶紫仍谟嬎銠C系統中建立一個信任根，信任根的可信性由物理安全、技術安全與管理安全共同確保。從信任根開始，到硬件平臺、操作系統、以及應用，一級度量認證一級，一級信任一級，由此建立起一條信任鏈，從而把這種基于可信根的信任擴展到整個計算機系統。

可信計算具有三大基礎核心作用：

·  度量平臺完整性，建立平臺免疫力，提供一把安全度量的“尺子”。

·  作為平臺身份唯一性標識，提供一個安全認證的“身份證”。

·  實現硬件級密碼學計算與密鑰保護，提供一把信息安全保護的“數據鎖” 。

2.可信計算平臺

可信計算平臺（Trusted Computing Platform，TCP）是構建在計算系統中用于實現可信計算功能的支撐系統?？尚庞嬎忝艽a支撐平臺是可信計算平臺的重要組成部分，包括密碼算法、密鑰管理、證書管理、密碼協議、密碼服務等密碼學功能，為可信計算平臺自身的完整性、身份可信性和數據安全性提供密碼支持?？尚庞嬎忝艽a支撐平臺的產品形態主要表現為可信密碼模塊（Trusted Cryptography Module，TCM）和可信密碼服務模塊（TCM Service Module，TSM）。

在可信計算平臺技術架構體系下，包含了三大關鍵的密碼學基礎功能：

·  可信報告根(Root of Trust for Reporting，RTR)：提供密碼學機制，對TCM的狀態和信息進行數字簽名

·  可信存儲根(Root of Trust for Storage，RTS)：提供密碼學機制，保護TCM外部存儲的數據信息

·  可信度量根(Root of Trust for Measurement，RTM)：提供密碼學機制，有序度量平臺的狀態

3.可信密碼模塊

TCM可信密碼模塊是可信計算平臺的硬件模塊，為可信計算平臺提供密碼運算功能，具有受保護的存儲空間。為了支持和規范中國可信計算的研究和應用，國家密碼管理局于2006年組織制定了《可信計算平臺密碼技術方案》，把TCM可信密碼模塊作為商用密碼產品專項產品進行型號鑒定和管理。

TCM作為系統可信安全、自主可控，并且獨立于主計算設備的單獨部件存在，在PC、服務器等各種計算設備主板上作為可信報告根、可信存儲根、可信度量根發揮關鍵作用。在TCM基礎上，可以采用多種方案搭建可信計算平臺。

4.可信安全度量

TCM在計算設備上作為單獨的安全計算部件，采用南橋SPI或者LPC總線與主計算設備（CPU、內存、BIOS等）通訊來提供基礎安全功能，其中TCM的可信度量功能用于可信計算體系建立過程，以及基于TCM的通訊流程、通訊數據等安全。TCM為可信計算環境度量提供了度量算法（SM4、SHA）、度量結果保存（PCR存儲）、度量結果簽名算法（SM2、ECC、RSA）等基礎功能。

TCM在上電、自檢后，由度量根開始發起度量，度量根可以是TPCM、也可以是BIOS、或者是操作系統啟動程序等?？尚艌绦协h境度量的部件可以包括但不限于：BIOS、設備硬件配置、操作系統Loader、操作系統內核、安全應用等。

TCM在主板上電的第一時間同時上電，其優先級屬于第一優先級，主板的EC（電源控制單元）會首先給南橋設備（包括TCM安全芯片、鍵盤等）上電。度量發生在主板上電，TCM上電自檢之后。

啟動度量時首先通過TCM GPIO拉住CPU復位，阻止PCH-CPU處于復位狀態，TCM SPI主通訊線路讀取BIOS SPI ROM內容，而后TCM在內部進行度量Hash計算。在完成度量后，TCM與內部存儲的預置標準度量值進行對比驗證，驗證通過后，再通過GPIO釋放CPU復位，通知CPU-PCH繼續啟動，啟動BIOS執行。主動度量模式可以度量SPI BIOS ROM中存儲的所有程序、數據等內容。