Функция trusted computing что
Что такое Trusted Computing: объясняем по-простому
Trusted Computing — это технология безопасности. Специальный чип заботится о том, чтобы и программное обеспечение, и компоненты компьютера были защищены от нелегальных манипуляций со стороны третьих лиц. Со временем использование технологии Trusted Computing все чаще и чаще стало встречаться в мобильных телефонах и планшетах. Так выглядит TPM-чип Итак, если компьютер поддерживает технологию Trusted Computing, значит [. ]
Trusted Computing — это технология безопасности. Специальный чип заботится о том, чтобы и программное обеспечение, и компоненты компьютера были защищены от нелегальных манипуляций со стороны третьих лиц. Со временем использование технологии Trusted Computing все чаще и чаще стало встречаться в мобильных телефонах и планшетах.
Итак, если компьютер поддерживает технологию Trusted Computing, значит он оснащен дополнительным чипом, который называется «Trusted Platform Module» (TPM). Чип собирает информацию о подключенном оборудовании, а также о программном обеспечении, используемом на ПК, и сохраняет эти данные в зашифрованном виде.
При этом операционная система при запуске может считывать информацию с чипа, чтобы проверить, производились ли на компьютере какие-либо изменения. Некоторые программы также могут считывать эти данные.
Если вредоносные программы внесут какие-то изменения в работу компонентов системы или другого программного обеспечения, это будет распознано технологией Trusted Computing. В подобном случае пользователь получит по меньшей мере соответствующее уведомление. В случае необходимости Trusted Computing может даже закрывать взломанные приложения или отключать соединение с интернетом, чтобы защитить систему.
TPM-чип располагается на материнской плате и обладает еще несколькими преимуществами. Помимо всего прочего, к примеру, именно он обеспечивает при работе в операционной системе Windows такую возможность, как шифрование файлов с помощью BitLocker.
Как работает Trusted Computing
Без Trusted Computing компьютер снабжается антивирусной защитой с помощью программного обеспечения. Специальное приложение наблюдает за всеми происходящими на ПК процессами и пытается отражать угрозы безопасности. Trusted Computing начинает работать задолго до того, как на ПК начнется вирусная активность.
Работа чипа происходит следующим образом. Первоначальное состояние оборудования и ПО сохраняется в TPM-чипе и при включении ПК шаг за шагом сравнивается с состоянием актуальным.
В первую очередь проверяется, были ли произведены какие-либо изменения в оборудовании. Например, может жесткий диск может отсутствовать или быть инфицированным вредоносным ПО. Если «низкоуровневые» проверки пройдут успешно, то «высокоуровневые» тесты будут считать, что все в порядке и приступят к своей работе.
После проверки оборудования сканируется BIOS, а после него — так называемый Загрузчик, элементы операционной системы и приложения.
СОДЕРЖАНИЕ
Ключевые идеи
Trusted Computing включает в себя шесть ключевых технологических концепций, все из которых необходимы для полностью доверенной системы, то есть системы, соответствующей спецификациям TCG:
Ключ подтверждения
Этот ключ используется для обеспечения выполнения безопасных транзакций: каждый доверенный платформенный модуль (TPM) должен иметь возможность подписывать случайное число (чтобы владелец мог показать, что у него есть подлинный доверенный компьютер), используя конкретный протокол, созданный Trusted Computing Group ( протокол прямой анонимной аттестации ) для обеспечения соответствия стандарту TCG и подтверждения своей личности; это делает невозможным для программного эмулятора TPM с ненадежным ключом подтверждения (например, самогенерируемым) начать безопасную транзакцию с доверенным объектом. TPM должен быть спроектирован так, чтобы затруднять извлечение этого ключа с помощью аппаратного анализа, но защита от несанкционированного доступа не является строгим требованием.
Занавес памяти
Герметичное хранилище
Запечатанное хранилище защищает личную информацию, привязывая ее к информации о конфигурации платформы, включая используемое программное и аппаратное обеспечение. Это означает, что данные могут быть переданы только для определенной комбинации программного и аппаратного обеспечения. Запечатанное хранилище можно использовать для обеспечения DRM. Например, пользователи, хранящие на своем компьютере песню, не имеющую лицензии на прослушивание, не смогут ее воспроизвести. В настоящее время пользователь может найти песню, прослушать ее и отправить кому-то другому, воспроизвести ее в программном обеспечении по своему выбору или создать резервную копию (а в некоторых случаях использовать программное обеспечение для обхода цензуры для ее расшифровки). В качестве альтернативы пользователь может использовать программное обеспечение для изменения подпрограмм DRM операционной системы так, чтобы данные песни просочились, например, после того, как была получена временная лицензия. Используя запечатанное хранилище, песня надежно зашифрована с использованием ключа, привязанного к модулю доверенной платформы, так что только неизмененный и неповрежденный музыкальный проигрыватель на его или ее компьютере может воспроизводить ее. В этой архитектуре DRM это также может помешать людям слушать песню после покупки нового компьютера или обновления частей своего текущего, за исключением случаев получения явного разрешения поставщика песни.
Удаленная аттестация
Удаленная аттестация позволяет авторизованным сторонам обнаруживать изменения на компьютере пользователя. Например, компании-разработчики программного обеспечения могут выявлять несанкционированные изменения в программном обеспечении, включая попытки пользователей вмешиваться в их программное обеспечение, чтобы обойти меры технической защиты. Он работает, когда оборудование генерирует сертификат, в котором указано, какое программное обеспечение работает в настоящее время. Затем компьютер может предоставить этот сертификат удаленной стороне, чтобы показать, что в настоящее время выполняется неизмененное программное обеспечение. Было предложено множество схем удаленной аттестации для различных компьютерных архитектур, включая Intel, RISC-V и ARM.
Джонсон, Саймон и др. «Расширения защиты программного обеспечения Intel®: услуги по обеспечению и аттестации Epid». Белая книга 1.1-10 (2016): 119.
Удаленная аттестация обычно сочетается с шифрованием с открытым ключом, так что отправленная информация может быть прочитана только программами, запросившими аттестацию, а не перехватчиком.
Надежная третья сторона
Одним из основных препятствий, которые пришлось преодолеть разработчикам технологии TCG, было сохранение анонимности при сохранении «надежной платформы». Основной целью получения «доверенного режима» является то, что другая сторона (Боб), с которой компьютер (Алиса) может взаимодействовать, может доверять тому, что Алиса работает с аппаратным и программным обеспечением, не подвергшимся вмешательству. Это гарантирует Бобу, что Алиса не сможет использовать вредоносное программное обеспечение для компрометации конфиденциальной информации на компьютере. К сожалению, для этого Алиса должна сообщить Бобу, что она использует зарегистрированное и «безопасное» программное и аппаратное обеспечение, тем самым потенциально однозначно идентифицируя себя для Боба.
Это может не быть проблемой, если кто-то хочет, чтобы его идентифицировала другая сторона, например, во время банковских транзакций через Интернет. Но во многих других видах общения люди пользуются анонимностью, которую обеспечивает компьютер. TCG признает это и якобы разработала процесс достижения такой анонимности, но в то же время уверяет другую сторону в том, что она общается с «доверенной» стороной. Это было сделано путем разработки «доверенной третьей стороны». Этот объект будет работать как посредник между пользователем и его собственным компьютером, а также между пользователем и другими пользователями. В этом эссе основное внимание будет уделено последнему процессу, называемому удаленной аттестацией.
Когда пользователю требуется AIK (ключ идентификации аттестации), он хочет, чтобы его ключ был сертифицирован CA (центром сертификации). Пользователь через TPM (Trusted Platform Module) отправляет три учетных данных: учетные данные открытого ключа, учетные данные платформы и учетные данные соответствия. Этот набор сертификатов и криптографических ключей будет вкратце называться «EK». EK можно разделить на две основные части: частную часть «EKpr» и публичную часть «EKpub». EKpr никогда не покидает TPM.
Однако раскрытие EKpub необходимо (версия 1.1). EKpub будет однозначно идентифицировать того, кто одобряет платформу, модель, какое программное обеспечение в настоящее время используется на платформе, подробную информацию о TPM и соответствие платформы (ПК) спецификациям TCG. Если эта информация передается напрямую другой стороне в процессе получения статуса доверенного лица, в то же время будет невозможно получить анонимную личность. Таким образом, эта информация отправляется в центр сертификации конфиденциальности (доверенная третья сторона). Когда CA (Центр сертификации конфиденциальности) получает EKpub, отправленный TPM, CA проверяет информацию. Если информация может быть проверена, он создаст сертифицированную пару вторичных ключей AIK и отправит эти учетные данные обратно запрашивающей стороне. Это сделано для обеспечения анонимности пользователя. Когда у пользователя есть этот сертифицированный AIK, он или она может использовать его для связи с другими доверенными платформами.
Известные приложения
Возможные применения
Управление цифровыми правами
Новые бизнес-модели для использования программного обеспечения (услуг) через Интернет могут быть усилены этой технологией. Укрепив систему DRM, можно основать бизнес-модель на аренде программ на определенные периоды времени или на моделях «плати по мере использования». Например, можно загрузить музыкальный файл, который можно было воспроизвести только определенное количество раз, прежде чем он станет непригодным для использования, или музыкальный файл может использоваться только в течение определенного периода времени.
Предотвращение читерства в онлайн-играх
Верификация удаленных вычислений для грид-вычислений
Trusted Computing может использоваться, чтобы гарантировать, что участники вычислительной системы Grid возвращают результаты вычислений, которые они утверждают, вместо того, чтобы подделывать их. Это позволит запускать крупномасштабное моделирование (например, моделирование климата) без дорогостоящих избыточных вычислений, чтобы гарантировать, что злонамеренные хосты не подрывают результаты для достижения желаемого вывода.
Критика
Криптограф Росс Андерсон из Кембриджского университета серьезно обеспокоен тем, что:
Далее он заявляет, что:
[. ] поставщики программного обеспечения могут значительно усложнить вам переход на продукты своих конкурентов. На простом уровне Word может зашифровать все ваши документы с помощью ключей, к которым имеют доступ только продукты Microsoft; это означало бы, что вы могли читать их только с помощью продуктов Microsoft, а не с помощью любого конкурирующего текстового процессора. [. ]
Самым [. ] важным преимуществом для Microsoft является то, что TC резко увеличит затраты на переход от продуктов Microsoft (таких как Office) к конкурирующим продуктам (таким как OpenOffice ). Например, юридическая фирма, которая хочет перейти с Office на OpenOffice прямо сейчас, просто должна установить программное обеспечение, обучить персонал и преобразовать существующие файлы. Через пять лет, когда они получат документы, защищенные TC, возможно, от тысячи различных клиентов, им нужно будет получить разрешение (в виде подписанных цифровых сертификатов) от каждого из этих клиентов, чтобы перенести свои файлы на новый. Платформа. На практике юридическая фирма не захочет этого делать, поэтому они будут гораздо более жестко привязаны, что позволит Microsoft поднять свои цены.
Андерсон резюмирует этот случай, говоря:
Управление цифровыми правами
Одним из первых мотивов создания доверенных вычислений было стремление медиа и программных корпораций к более строгой технологии DRM, чтобы пользователи не могли свободно делиться и использовать потенциально защищенные авторским правом или частные файлы без явного разрешения. Примером может быть загрузка музыкального файла от группы: звукозаписывающая компания группы может придумать правила использования музыки группы. Например, они могут захотеть, чтобы пользователь воспроизводил файл только три раза в день, не платя дополнительных денег. Кроме того, они могут использовать удаленную аттестацию, чтобы отправлять свою музыку только на музыкальный проигрыватель, который обеспечивает соблюдение их правил: запечатанное хранилище не позволит пользователю открыть файл с другим проигрывателем, который не применяет ограничения. Завесы памяти не позволят пользователю сделать неограниченную копию файла во время его воспроизведения, а безопасный вывод предотвратит захват того, что отправлено в звуковую систему.
Пользователи не могут изменять программное обеспечение
Пользователь, желающий переключиться на конкурирующую программу, может обнаружить, что эта новая программа не сможет прочитать старые данные, поскольку информация будет « заблокирована » для старой программы. Это также может сделать невозможным чтение или изменение данных пользователем, за исключением случаев, когда это специально разрешено программным обеспечением.
Удаленная аттестация может вызвать другие проблемы. В настоящее время веб-сайты можно посещать с помощью ряда веб-браузеров, хотя некоторые веб-сайты могут быть отформатированы таким образом, что некоторые браузеры не могут расшифровать их код. Некоторые браузеры нашли способ обойти эту проблему, имитируя другие браузеры. С помощью удаленной аттестации веб-сайт может проверить используемый интернет-браузер и отказаться от отображения в любом браузере, кроме указанного (например, Internet Explorer ), поэтому даже эмуляция браузера не будет работать.
Пользователи не могут осуществлять законные права
Пользователи, уязвимые к прекращению обслуживания поставщиком
Пользователи не могут переопределить
Некоторые противники Trusted Computing выступают за «переопределение владельца»: разрешить владельцу, присутствие которого подтверждено физически, позволить компьютеру обойти ограничения и использовать безопасный путь ввода-вывода. Такое переопределение позволит удаленную аттестацию в соответствии со спецификацией пользователя, например, для создания сертификатов, которые говорят о том, что Internet Explorer запущен, даже если используется другой браузер. Вместо предотвращения изменения программного обеспечения удаленная аттестация будет указывать, когда программное обеспечение было изменено без разрешения владельца.
Потеря анонимности
Поскольку компьютер, оборудованный Trusted Computing, может однозначно подтвердить свою личность, поставщики и другие лица, обладающие способностью использовать функцию подтверждения, смогут обнулить личность пользователя программного обеспечения с поддержкой TC с высоким степень уверенности.
Хотя сторонники TC указывают, что онлайн-покупки и кредитные транзакции потенциально могут быть более безопасными в результате возможности удаленной аттестации, это может привести к тому, что пользователь компьютера потеряет надежды на анонимность при использовании Интернета.
Критики отмечают, что это может оказать сдерживающее воздействие на политическую свободу слова, способность журналистов использовать анонимные источники, информирование о нарушениях, ведение политического блога и другие области, где общественность нуждается в защите от возмездия посредством анонимности.
Спецификация TPM предлагает функции и предлагаемые реализации, предназначенные для удовлетворения требований анонимности. При использовании стороннего центра сертификации конфиденциальности (PCA) информация, идентифицирующая компьютер, может храниться у доверенной третьей стороны. Кроме того, использование прямой анонимной аттестации (DAA), представленной в TPM v1.2, позволяет клиенту выполнять аттестацию, не раскрывая при этом никакой личной информации или информации о машине.
Тип данных, которые должны быть предоставлены TTP для получения статуса доверенного, в настоящее время не совсем ясен, но сама TCG признает, что «аттестация является важной функцией TPM со значительными последствиями для конфиденциальности». Однако ясно, что как статическая, так и динамическая информация о пользовательском компьютере может быть предоставлена (Ekpubkey) на TTP (v1.1b), неясно, какие данные будут предоставлены «верификатору» в версии v1.2. Статическая информация однозначно идентифицирует поставщика платформы, модель, детали TPM и соответствие платформы (ПК) спецификациям TCG. Динамическая информация описывается как программное обеспечение, работающее на компьютере. Если такая программа, как Windows, зарегистрирована на имя пользователя, это, в свою очередь, однозначно идентифицирует пользователя. С помощью этой новой технологии может появиться еще один аспект возможностей нарушения конфиденциальности; Информация о том, как часто вы используете свои программы, может быть предоставлена TTP. В исключительной, но практической ситуации, когда пользователь покупает порнографический фильм в Интернете, покупатель в настоящее время должен принять тот факт, что он должен предоставить данные кредитной карты поставщику, тем самым рискуя быть идентифицированным. С новой технологией покупатель может также рискнуть, что кто-то узнает, что он (или она) смотрел этот порнографический фильм 1000 раз. Это добавляет новое измерение к возможному нарушению конфиденциальности. Объем данных, которые будут предоставлены TTP / верификаторам, в настоящее время точно не известен, только когда технология будет внедрена и использована, мы сможем оценить точный характер и объем передаваемых данных.
Проблемы взаимодействия спецификаций TCG
Отказ от конкурирующих продуктов
Доверять
Также очень важно иметь возможность быть уверенным в том, что производители оборудования и разработчики программного обеспечения должным образом реализуют надежные вычислительные стандарты. Неправильная реализация может быть скрыта от пользователей и, таким образом, может подорвать целостность всей системы без того, чтобы пользователи знали об уязвимости.
Использование Windows модуля доверенных платформ
Операционная Windows улучшает большинство существующих функций безопасности в операционной системе и добавляет новые новые функции безопасности, такие как Device Guard и Windows Hello для бизнеса. Теперь аппаратные компоненты системы защиты размещены глубже в операционной системе, чем это было в предыдущих версиях Windows, благодаря чему достигается максимальная безопасность платформы и повышение удобства использования. Для достижения многих из этих улучшений безопасности Windows широкое использование модуля доверенных платформ (TPM). В этой статье представлен краткий обзор TPM, описывается его работа, а также обсуждаются преимущества, которые TPM предоставляет для Windows и совокупное влияние на безопасность Windows на компьютере с TPM.
См. также:
Обзор протокола TPM
TPM представляет собой модуль шифрования, который повышает безопасность компьютера и защищает личные данные. Защита данных путем шифрования и дешифрования, защита учетных данных и проверка программ, запущенных в системе, являются основными функциями, связанными с безопасностью компьютера. TPM участвует в этих и других сценариях.
Традиционно доверенные платформенные модули (TPM) представляют собой отдельные микросхемы, впаянные в материнскую плату компьютера. Некоторые реализации позволяют поставщикам оборудования оценивать и сертифицировать TPM отдельно от остальной системы. Хотя отдельные реализации TPM все еще распространены, их использование является проблематичным на тех встроенных устройствах, которые отличаются небольшими размерами или низким энергопотреблением. В некоторых более новых реализациях TPM функциональные возможности TPM интегрируются в тот же набор микросхем, который используют другие платформенные компоненты, обеспечивая при этом логическое разделение, аналогичное изолированным микросхемам TPM.
Модули TPM являются пассивными: они получают команды и возвращают ответы. Чтобы предоставить доступ ко всем преимуществам TPM, поставщик оборудования должен аккуратно интегрировать модуль TPM в системное оборудование и встроенное ПО. Это позволит модулю отправлять команды и получать ответы. Модули TPM изначально были разработаны для обеспечения безопасности и конфиденциальности владельца и пользователей платформы, однако более новые версии обеспечивают безопасность и конфиденциальность непосредственно самого системного оборудования. Однако перед использованием в расширенных сценариях модуль TPM необходимо подготовить к работе. Windows автоматически предусматривает TPM, но если пользователь переустановит операционную систему, пользователю может потребоваться сообщить операционной системе о том, чтобы она снова явно закажила TPM, прежде чем она сможет использовать все функции TPM.
Trusted Computing Group (TCG) — некоммерческая организация, которая публикует и поддерживает спецификации доверенного платформенного модуля. Целью TCG является разработка, определение и продвижение нейтральных по отношению к поставщикам, глобальных отраслевых стандартов, которые поддерживают аппаратный корень доверия для взаимодействующих доверенных вычислительных платформ. TCG также публикует спецификации TPM в виде международного стандарта ISO/IEC 11889 с использованием процесса предоставления общедоступной спецификации, которую определяет Совместный технический комитет 1, куда входят представители Международной организации стандартизации (ISO) и Международной электротехнической комиссии (IEC).
Поставщики оборудования внедряют модуль TPM в качестве компонента в доверенную вычислительную платформу например компьютер, планшет или телефон. Доверенные вычислительные платформы используют TPM, для обеспечения безопасности и конфиденциальности, достичь которых с использованием одного лишь программного обеспечения невозможно. Например, само по себе программное обеспечение не может достоверно сообщить о наличии вредоносного ПО при запуске системы. Тесная интеграция между TPM и платформой повышает прозрачность процесса загрузки и поддерживает оценку работоспособности устройства, позволяя надежно измерять и регистрировать программное обеспечение, которое запускает устройство. Реализация TPM в составе доверенной вычислительной платформы формирует аппаратное ядро доверия, что означает, что поведение оборудования является доверенным. Например, если ключ, хранящийся в TPM, имеет свойства, которые запрещают экспорт ключа, этот ключ не может покидать TPM.
Организация TCG разработала TPM в качестве недорогого массового решения безопасности, которое соответствует требованиям различных клиентских сегментов. Свойства безопасности различаются в зависимости от реализации TPM так же, как в зависимости от сектора различаются требования клиентов и регулирующих органов. Например, при государственных закупках некоторые правительства четко определяют требования к безопасности модулей TPM, а некоторые — нет.
По мере повышения скорости внедрения инноваций возникают все новые и новые программы сертификации для доверенных платформенных модулей, а также новые технологии в целом. И хотя с TPM однозначно лучше, чем без него, Майкрософт все же советует определить потребности вашей организации в плане безопасности и выяснить все нормативные требования, связанные с закупками в той отрасли, в которой вы работаете. В результате вы обеспечите оптимальное соотношение используемых сценариев, уровня надежности, затрат, удобства и доступности.
TPM в Windows
Функции безопасности Windows в сочетании с преимуществами TPM обеспечивают практическую безопасность и конфиденциальность. В следующих разделах описаны основные функции безопасности, связанные с TPM Windows и далее описано, как ключевые технологии используют TPM для обеспечения или повышения безопасности.
Поставщик шифрования платформы
В Windows предусмотрена система шифрования под названием Cryptographic API: Next Generation (CNG), концепция которой заключается в применении алгоритмов шифрования различными способами, но в рамках общего программного интерфейса (API). Приложения, в которых осуществляется шифрование, могут использовать общий API, не имея данных о том, каким образом применяется алгоритм и какой именно это алгоритм.
CNG выглядит, как стандартная начальная точка, однако эта система шифрования представляет собой некоторые из преимуществ, которые обеспечивает TPM. В рамках интерфейса CNG Windows или сторонние разработчики предоставляют поставщик служб шифрования (то есть обеспечивают реализацию алгоритма), который внедряется в виде самих по себе библиотек программного обеспечения либо в комбинации программного обеспечения и доступного оборудования системы или оборудования от стороннего поставщика. В случае реализации через оборудование поставщик служб шифрования взаимодействует с оборудованием за пределами интерфейса программного обеспечения CNG.
Поставщик службы шифрования платформы, представленный в операционной системе Windows 8, обладает следующими специальными свойствами TPM, которые отсутствуют в поставщиках исключительно программных CNG или присутствуют, но являются менее эффективными:
Защита ключей. Поставщик службы шифрования платформы может создавать ключи в TPM с ограничениями по их использованию. Операционная система может загружать и использовать ключи в TPM без их копирования в память системы, где они будут уязвимы перед вредоносными программами. Поставщик службы шифрования платформы может также настраивать ключи, которые защищает TPM, чтобы их было невозможно удалить. Если TPM создает ключ, этот ключ будет уникальным и находиться он будет только в этом TPM. Если TPM импортирует ключ, поставщик криптоплатформы может использовать ключ в этом TPM, но TPM не является источником для создания дополнительных копий ключа или включения использования копий в другом месте. Что же касается программных решений, защищающих ключи от копирования, они наоборот подвержены атакам средствами обратной разработки, при которых злоумышленник вычисляет, каким образом то или иное программное решение хранит ключи, или делает копии ключей, пока они находятся в памяти во время их использования.
Защита от атак словаря. Для ключей, защищенных TPM, может потребоваться значение авторизации, например PIN-код. Если применяется защита от атак с перебором по словарю, TPM может предотвратить атаки, при которых предпринимается большое количество попыток угадать значение PIN-кода. В случае слишком большого количества предпринятых попыток TPM просто возвращает ошибку с уведомлением о том, что дальнейшие попытки будут невозможны на протяжении определенного периода времени. Программные решения могут предлагать аналогичные функции, однако они не могут обеспечить такой же уровень защиты, особенно в случае перезагрузки системы, изменения времени на системных часах или отката файлов на жестком диске, в которых производится учет неправильных попыток. Кроме того, при использовании защиты от атак с перебором по словарю значения авторизации, такие как PIN-коды, могут быть короче и проще для запоминания и при этом обеспечивать тот же уровень защиты, что и более сложные значения при использовании программных решений.
Эти функции TPM обеспечивают для поставщика службы шифрования платформы явные преимущества перед решениями на основе программного обеспечения. Практический способ увидеть эти преимущества в действии — это использование сертификатов на Windows устройстве. На платформах с TPM Windows может использовать поставщик службы шифрования платформы для хранения сертификата. В шаблонах сертификатов можно указать, что TPM использует поставщик службы шифрования платформы для защиты ключа, связанного с сертификатом. В смешанных средах, где на некоторых компьютерах может не быть TPM, шаблон сертификата может предпочитать поставщику криптостандартов платформы Windows поставщику программного обеспечения. Если настройки сертификата не предполагают его экспортирования, на закрытый ключ для сертификата будут распространяться ограничения и его нельзя будет экспортировать из TPM. Если для сертификата требуется PIN-код, то этот PIN-код автоматически попадает под действие защиты от атак перебором по словарю, которую обеспечивает TPM.
Виртуальная смарт-карта
Смарт-карты— это надежно защищенные физические устройства, на которых, как правило, хранится один сертификат и соответствующий закрытый ключ. Пользователи вставляют смарт-карту во встроенное или USB-устройство для чтения карт и вводит PIN-код для ее разблокировки. Windows может получить доступ к сертификату карты и использовать закрытый ключ для авторизации либо для разблокировки томов данных с защитой BitLocker. Смарт-карты популярны, поскольку они обеспечивают двухфакторную проверку подлинности, для которой нужно что-то, что имеется у пользователя (то есть смарт-карта), и что-то, что он знает (например PIN-код смарт-карты). Однако смарт-карты достаточно трудно использовать, поскольку пользователю для этого необходимо приобрести смарт-карты и устройства для чтения смарт-карт и выполнить развертывание.
В Windows благодаря функции виртуальной смарт-карты TPM может имитировать постоянно вставленную смарт-карту. TPM становится «чем-то, что имеется у пользователя», но при этом пользователю по-прежнему требуется PIN-код. И хотя физические смарт-карты имеют ограничения по количеству попыток ввода PIN-кода, при превышении которого карта блокируется и требуется перезагрузка, защита виртуальной смарт-карты основывается на системе защиты TPM от атак перебором по словарю, которая не допускает слишком большого количества попыток угадать PIN-код.
В случае использования виртуальных смарт-карт на базе доверенного платформенного модуля модуль защищает закрытый ключ сертификата во время его использования и хранения, не допуская его копирования или использования в каких-либо других целях. Использование компонента, являющегося частью системы, вместо отдельной физической смарт-карты позволит снизить общие эксплуатационные расходы, поскольку в этом случае исключены такие сценарии, как «карта утеряна» и «карта забыта дома», и при этом пользователь получает все преимущества многофакторной проверки подлинности с помощью смарт-карты. Виртуальные смарт-карты просты в использовании: для их разблокировки требуется только PIN-код. Виртуальные смарт-карты поддерживают те же сценарии, что и физические смарт-карты, в том числе вход в Windows или проверка подлинности для доступа к ресурсам.
Windows Hello для бизнеса
Windows Hello для бизнеса обеспечивает различные варианты проверки подлинности, предназначенные для замены паролей, которые могут быть трудны для запоминания и легко могут быть скомпрометированы. Кроме того, при использовании решений по принципу «имя пользователя — пароль» часто для проверки подлинности на различных устройствах и в различных службах выбираются одинаковые комбинации имени пользователя и пароля; если эти учетные данные станут кому-либо известны, они будут скомпрометированы во многих местах. Windows Hello для бизнеса готовит устройства поочередно и объединяет информацию, указанную на каждом устройстве (т.е. криптографический ключ) с дополнительной информацией для проверки подлинности пользователей. В системе с доверенным платформенным модулем модуль может защитить ключ. Если в системе отсутствует TPM, ключ защищают программные средства. В качестве дополнительных данных, которые пользователь должен предоставить, может служить значение PIN-кода или, если в системе установлено необходимое оборудование, биометрические сведения, такие как отпечаток пальца или распознавание лиц. Для защиты личных данных биометрическая информация используется только на заданном устройстве, у которого имеется доступ к специальному ключу: эти данные не передаются на другие устройства.
Для внедрения новой технологии проверки подлинности необходимо, чтобы поставщик удостоверений и организации развернули и начали применять эту технологию. Windows Hello для бизнеса позволяет пользователям проводить проверку подлинности со своей существующей учетной записью Майкрософт, учетной записью Active Directory, учетной записью Microsoft Azure Active Directory или даже использовать для этого службы поставщика удостоверений от сторонних разработчиков или службы проверяющей стороны, которые поддерживают проверку подлинности Fast ID Online V2.0.
Поставщики удостоверений могут различными способами обрабатывать учетные данные на клиентских устройствах. Например, организация может подготовить только устройства с TPM, чтобы иметь уверенность в том, что TPM защищает учетные данные. Для того чтобы система была способна отличить TPM от вредоносной программы, действующей как TPM, требуются следующие свойства TPM (см. рис. 1):
Ключ подтверждения. Производитель TPM может создать в модуле специальный ключ, который называется ключ подтверждения. В сертификате ключа подтверждения, подписанного производителем, говорится, что ключ подтверждения присутствует в TPM, который сделал производитель. Решения могут использовать этот сертификат с TPM с содержащимся в нем ключом подтверждения, который подтверждает, что в сценарии действительно задействован TPM от конкретного производителя TPM (а не вредоносная программа, имитирующая TPM).
Ключ удостоверения проверки. В целях защиты личных данных в большинстве сценариев TPM не используется ключ подтверждения. Вместо этого в них используются ключи удостоверения подлинности, и ЦС применяет ключ удостоверения подлинности и его сертификат для подтверждения того факта, что в реальном TPM действительно имеется один или несколько ключей удостоверения подлинности. ЦС удостоверений выпускает сертификаты ключей удостоверения подлинности. Несколько ЦС удостоверений, как правило, рассматривают один и тот же сертификат ключа подтверждения, который может определить TPM как уникальный, но создано может быть любое количество сертификатов ключей удостоверения подлинности в целях ограничения распространения информации в другие сценарии.
При использовании Windows Hello для бизнеса Майкрософт может выполнять роль ЦС для проверки подлинности. Службы Майкрософт могут выдавать сертификат ключа удостоверения подлинности для каждого устройства, пользователя и поставщика удостоверения, чтобы гарантировать защиту личных данных и помочь поставщикам удостоверений обеспечить выполнение требований TPM на устройстве перед тем, как будут подготовлены учетные данные Windows Hello для бизнеса.
Шифрование диска BitLocker
BitLocker обеспечивает шифрование в полном объеме для защиты неиспользуемых данных. При наиболее распространенной конфигурации устройства жесткий диск разбивается на несколько томов. Операционная система и данные пользователя содержатся в одном томе, в котором хранится конфиденциальная информация, а в прочих томах содержатся общедоступные данные, например компоненты загрузки, системная информация и средства восстановления. (Эти другие тома используются достаточно редко, чтобы они не были видны пользователям.) Если объем, содержащий операционную систему и пользовательские данные, не шифруется, кто-то может загрузить другую операционную систему и легко обойти правоприменительных разрешений на чтение любых пользовательских данных в операционной системе.
При наиболее распространенной конфигурации BitLocker шифрует диск с операционной системой, и если компьютер или жесткий диск будут утеряны или украдены в выключенном состоянии, данные на этом томе останутся конфиденциальными. При включении компьютер запускается, как обычно, и пользователю предлагается войти в Windows. При этом единственным способом входа в систему для пользователя является ввод его учетных данных, после чего операционная система сможет обеспечить применение обычных разрешений для файлов. Однако в случае изменения каких-либо этапов процедуры загрузки, например загрузки другой операционной системы с USB-устройства, том с операционной системой и данными пользователя будет недоступен для чтения и использования. TPM и встроенное ПО системы совместно записывают данные о запуске системы, в том числе сведения о загруженном программном обеспечении и параметрах конфигурации, например, была ли загрузка осуществлена с жесткого диска или USB-устройства. BitLocker исходит из того, что TPM позволит использовать ключ только в том случае, если запуск будет выполнен ожидаемым образом. Встроенное ПО системы и TPM разрабатывались таким образом, чтобы они в тесном взаимодействии обеспечивали следующие возможности:
Аппаратный корень доверия для измерения. TPM позволяет программному обеспечению отправлять ему команды, которые выполняют запись показателей программного обеспечения или сведений о конфигурации. Эти сведения можно рассчитать с помощью хэш-алгоритма, который преобразует множество данных в небольшое, статистически уникальное хэш-значение. Встроенное ПО системы имеет компонент под названием «базовый доверенный источник оценки» (CRTM), который неявно является надежным. CRTM безусловно хэширует следующий компонент программного обеспечения и записывает значение показателя, отправляя команду TPM. Последующие компоненты— системное встроенное ПО или загрузчики операционной системы— продолжают процедуру, измеряя любые компоненты программного обеспечения, которые они загружают, прежде чем запустить. Поскольку показатель каждого компонента отправляется в TPM перед выполнением, компонент не может стереть свой показатель из TPM. (Однако в случае перезагрузки системы показатели удаляются.) В результате на каждом этапе процедуры запуска системы TPM хранит показатели программного обеспечения загрузки и информацию о конфигурации. Любые изменения в программном обеспечении загрузки или конфигурации приведут к возникновению новых показателей в TPM на этом и последующих этапах. Поскольку системное встроенное ПО безусловно запускает цепочку измерения показателей, оно обеспечивает аппаратный корень доверия для показателей TPM. На определенном этапе процесса запуска значение записи всех загруженных программ и информации о конфигурации уменьшается, и цепочка показателей заканчивается. TPM позволяет создавать ключи, которые можно использовать только в том случае, если конфигурация платформы регистрирует, что показатели имеют определенные значения.
Ключ используется только тогда, когда измерения загрузки точны. BitLocker создает ключ в TPM, который может быть использован только в том случае, если показатели загрузки соответствуют ожидаемым значениям. Ожидаемое значение рассчитывается на том этапе запуска, когда диспетчер загрузки Windows запускается из тома на системном жестком диске, где расположена операционная система. Диспетчеру загрузки Windows, который хранится в загрузочном томе незашифрованным, необходимо использовать ключ TPM, чтобы он мог расшифровать данные, которые считываются в память из тома с операционной системой, после чего запуск продолжается с использованием зашифрованного тома с операционной системой. В случае загрузки другой операционной системы или изменения конфигурации значения показателей в TPM будут другими, и TPM не позволит диспетчеру загрузки Windows использовать ключ, а процесс запуска не будет продолжен в обычном режиме, поскольку данные в операционной системе не удастся расшифровать. Если кто-либо попытается загрузить систему с использованием другой операционной системы или с другого устройства, показатели программного обеспечения или конфигурации в TPM будут неправильными, и TPM не позволит использовать ключ, необходимый для расшифровки тома с операционной системой. В качестве защитной меры предусмотрено, что в случае внезапного изменения значений показателей пользователь всегда может воспользоваться ключом восстановления BitLocker для получения доступа к данным тома. Организации могут настроить BitLocker для хранения служб домена Active Directory key-in Active Directory (AD DS).
Аппаратные характеристики устройства важны для функции BitLocker— от них зависит ее способность защищать данные. Во-первых, имеет значение, предоставляет ли устройство векторы атак, когда система отображает экран входа в систему. Например, если устройство Windows имеет разъем, через который возможен прямой доступ к памяти, и любой пользователь может вставить свое оборудование и считать память, злоумышленник может считать ключ расшифровки тома с операционной системы из памяти на этапе отображения экрана входа в Windows. Чтобы снизить этот риск, организации могут таким образом настроить BitLocker, чтобы ключ TPM запрашивал одновременно правильные показатели программного обеспечения и значение авторизации. Процесс запуска системы прерывается диспетчером загрузки Windows, и пользователю предлагается ввести значение авторизации для ключа TPM или вставить USB-устройство с этим значением. Этот процесс не дает BitLocker автоматически загрузить ключ в память в тех случаях, когда это может быть опасно, но использовать его не очень удобно.
Более новое оборудование и Windows совместной работы, чтобы отключить прямой доступ к памяти через порты и уменьшить векторы атак. В итоге организации могут разворачивать больше систем, и при этом пользователям не придется вводить дополнительную информацию для авторизации в процессе запуска. Правильное оборудование позволяет применять BitLocker при конфигурации «только TPM», что дает пользователям возможность входить в систему только один раз без использования PIN-кода или USB-ключа во время загрузки.
Device Encryption
Device Encryption — это потребительская версия BitLocker, которая базируется на той же технологии. Это работает, если клиент входит в учетную запись Майкрософт и система отвечает современным требованиям к оборудованию в режиме ожидания, шифрование диска BitLocker автоматически включено в Windows. Ключ восстановления копируется в Microsoft Cloud, и пользователь может получить к нему доступ через свою учетную запись Майкрософт. Требования к современному оборудованию Windows, что оборудование подходит для развертывания шифрования устройств и позволяет использовать конфигурацию «только для TPM» для простого потребительского опыта. Кроме того, оборудование текущего режима ожидания снижает вероятность изменения значений показателей и предлагает пользователю воспользоваться ключом восстановления.
Что касается показателей программного обеспечения, Device Encryption учитывает показатели служб, предоставляющих программные компоненты (на основании подписей кода от производителей, например, изготовителей оборудования или Microsoft), вместо того чтобы самостоятельно выполнять точное хэширование программных компонентов. Это позволяет обслуживать компоненты без изменения итоговых значений показателей. Что касается показателей конфигурации, используемые значения выбираются на основе политики безопасной загрузки, а не многочисленных других параметров конфигурации, записанных во время запуска. Эти значения также изменяются достаточно редко. В результате получается, что функция Device Encryption включается на соответствующем оборудовании удобным для пользователя способом, и при этом осуществляется защита данных.
Измеряемая загрузка
В Windows 8 была представлена функция измеряемой загрузки как способ регистрации операционной системой цепочки показателей программных компонентов и сведений о конфигурации в TPM путем инициализации операционной системы Windows. В предыдущих версиях Windows цепочка показателей прерывалась на самом компоненте диспетчера загрузки Windows, и показатели в TPM не помогали определить начальное состояние Windows.
Процесс загрузки Windows проходит поэтапно и часто предполагает взаимодействие драйверов от сторонних разработчиков с оборудованием от определенного поставщика или внедрение решений против вредоносных программ. При работе с программным обеспечением функция измеряемой загрузки обеспечивает запись показателей ядра Windows, антивредоносных драйверов с ранним запуском и драйверов загрузки в TPM. При работе с параметрами конфигурации функция измеряемой загрузки обеспечивает запись информации, касающейся безопасности, например, данных подписи, которые используют антивредоносные драйверы, и данные конфигурации о функциях безопасности Windows (например, включена ли функция BitLocker).
Благодаря измеряемой загрузке показатели TPM отображают полные сведения о начальном состоянии программного обеспечения Windows и параметрах конфигурации. Если параметры безопасности и другие защитные функции настроены правильно, они смогут стать доверенными и впоследствии обеспечивать безопасность запущенной операционной системы. Прочие сценарии могут использовать данные о начальном состоянии операционной системы, чтобы определить, можно ли доверять запущенной операционной системе.
Показатели TPM предназначены для того, чтобы не допустить записи какой-либо конфиденциальной информации в качестве показателя. В качестве дополнительного средства защиты конфиденциальных данных функция измеряемой загрузки обеспечивает прерывание цепочки показателей в начальном состоянии Windows. В результате набор показателей не будет включать сведения о том, какие именно приложения используются или каким образом используется Windows. Информацию о показателей можно передавать внешним объектам, чтобы показать, что на устройстве применяются соответствующие политики безопасности и оно не запустится при использовании вредоносного программного обеспечения.
TPM предлагает для сценариев следующие возможности использования показателей, записанных в TPM во время загрузки:
При добавлении новых функций безопасности Windows функция измеряемой загрузки добавляет к показателям, записанным в TPM, данные конфигурации, связанные с безопасностью. Функция измеряемой загрузки запускает сценарии удаленной аттестации в соответствии со встроенным системным ПО и состоянием инициализации Windows.
Подтверждение работоспособности устройств
Некоторые Windows помогают решениям безопасности реализовать сценарии удаленной проверки. Корпорация Майкрософт представляет службу подтверждения работоспособности, которая может создавать сертификаты ключей удостоверения подлинности для TPM от других производителей, а также анализировать данные измеряемой загрузки для извлечения простых сведений системы безопасности, например, о том, включен или выключен BitLocker. Простые сведения системы безопасности можно использовать для оценки работоспособности устройства.
Решения по управлению мобильными устройствами (MDM) могут получать простые сведения системы безопасности от службы подтверждения работоспособности Microsoft для клиента, не применяя при этом сложные квоты или подробные показатели TPM. Решения MDM могут действовать на основании сведений о безопасности, помещая в карантин неработоспособные устройства или блокируя доступ к облачным службам, таким как Microsoft Office 365.
Credential Guard
Credential Guard — это новая функция в Windows, которая помогает Windows учетных данных в организациях, развернующих AD DS. В прошлом учетные данные пользователя (например, пароль для входа) хэшировались для создания маркера авторизации. Пользователь использовал маркер для доступа к ресурсам, на использование которых у него имелось разрешение. Недостатком модели с маркером было то обстоятельство, что вредоносная программа, которая имела доступ к ядру операционной системы, могла просматривать память компьютера и собирать данные обо всех маркерах, используемых на тот момент. Злоумышленник мог воспользоваться полученными маркерами для входа на другие машины и заполучить еще больше учетных данных. Такой тип атаки называется «передача хэша». Принцип действия этой вредоносной технологии заключается в инфицировании одной машины с последующим инфицирование множества других машин в данной организации.
Точно так же, как Microsoft Hyper-V обособляет виртуальные машины, Credential Guard с помощью виртуализации изолирует процесс, выполняющий хэширование учетных данных, в области памяти, к которой ядро операционной системы не имеет доступа. В процессе загрузки выполняется инициализация и защита этой изолированной области памяти, чтобы компоненты в более обширной среде ОС не могли ее изменить. Credential Guard использует TPM для защиты своих ключей с помощью показателей TPM, поэтому они доступны только на этапе загрузки, когда инициализируется отдельная область; они недоступны для ядра обычной операционной системы. Код локальной системы безопасности в ядре Windows взаимодействует с изолированной областью памяти, предъявляя учетные данные и получая взамен одноразовые маркеры авторизации.
Полученное решение обеспечивает комплексную защиту, поскольку даже если вредоносная программа запустится в ядре операционной системы, она не сможет получить доступ к секретной информации внутри изолированной области памяти, которая, собственно, создает маркеры авторизации. Решение не решает проблему регистраторов ключей, так как пароли, которые такие регистраторы захватывают, фактически проходят через нормальное ядро Windows, но в сочетании с другими решениями, такими как смарт-карты для проверки подлинности, Credential Guard значительно повышает защиту учетных данных в Windows.
Заключение
TPM добавляет преимущества безопасности на основе оборудования для Windows. При установке на оборудовании, включаемом TPM, window обеспечивает значительно улучшенные преимущества безопасности. В таблице ниже перечислены ключевые преимущества основных функций TPM.
Хотя некоторые из вышеупомянутых функций имеют дополнительные требования к оборудованию (например, поддержка виртуализации), TPM является краеугольным камнем Windows безопасности. Корпорация Майкрософт и другие участники продолжают улучшать глобальные стандарты, касающиеся TPM. Мы находим все новые и новые приложения, использующие данный модуль, и прикладываем все усилия, чтобы обеспечить нашим клиентам ощутимые преимущества. Корпорация Майкрософт включила поддержку большинства функций TPM в свою версию Windows для Интернета вещей (IoT) под названием Windows IoT Core. Устройства IoT, которые могут развертываться в небезопасных физических местоположениях и подключаться к таким облачным службам, как Azure IoT Hub, могут использовать TPM для управления совершенно новыми способами, удовлетворяя все возникающие требования к безопасности.