Trusted Boot mit TPM auf IBM Notebook

Motivation

Ziel unseres Projekts war es, eine Möglichkeit aufzuzeigen, ein vertrauenswürdiges System einzurichten. Damit eine Plattform diese Eigenschaft wirklich gewährleisten kann, muss ab dem Bootvorgang sicher gestellt sein, dass keine Veränderungen am System vorgenommen wurden. Aus diesem Grund wählten wir das Thema "Trusted Boot" (ähnlich dem "Secure Boot") und die Implementierung mit Hilfe des "Trusted Platform Module".

=== Anmerkung === Sven, schreib mal bitte noch um :)

Trusted Platform Module

Im Folgenden eine technische Beschreibung des Trusted Platform Module (TPM). Weiterhin wird ein Überblick über die Funktionen und die Realisierung des Trusted Boot und das Erstellen von Schlüsseln sowie Zertifikaten gegeben.

Allgemein

Der Hauptbestandteil des TPM ist ein Chip als Teil einer Spezifikation zur Verifizierung der Vertrauenswürdigkeit von IT-Systemen. Am ehesten kann man ihn mit einer Smart-Card vergleichen, mit dem Unterschied, dass er nicht an einen Benutzer, sondern an ein System gebunden ist. Dadurch ist eine hardwareseitige Modifizierung nutzlos, da alle Daten, die mit Hilfe des Chips geändert/verschlüsselt wurden, nur auf dem entsprechenden System gelesen/entschlüsselt werden können, selbst wenn dieser auf einer anderen Plattform installiert wird. Standartmäßig ist dieses Bauelement auf dem entsprechenden System deaktiviert und ist auch nur ein passives Bauelement. Es bietet zwar eine vielzahl von Sicherheitsfunktionen an, die jededoch alle von Außen angestoßen werde müssen. Somit kann der Chip keinen direkten Einfluss auf den Bootvorgang oder das laufende System nehmen. Die zwei Hauptfunktionen des Chips sind zum Einen das Auslesen systemspezifischer Referenzwerten und das Verarbeiten dieser.

Funktionen

Neben den beiden Hauptfunktionen (Auslesen, Speichern/Verarbeiten der systemspezifischen Werte) bietet der TPM-Chip noch eine Reihe zusätlicher und nützlicher Funktionen.

Schlüsselerstellung

Der TPM-Chip verfügt über einen RSA-Schlüsselgenerator. Alle Schlüssel, die mit ihm erstellt werden, können (bzw. müssen) auf dem Chip selbst gespeichert werden. Hierzu dienen 10 RSA-Key-Slots.

Endorsement-Key (EK)

• 2048 bit RSA-Schlüssel
• eindeutiges private/public - Schlüsselpaar
• Geschützt durch Endorsement-Zertifikat vom Hersteller des TPM, der die Einhaltung der TCG-Spezifizierungenbestätigt
• in den neueren Spezifikationen kann dieser Schlüssel vom Owner des Systems neu gesetzt werden

Attestation-Identity-Key (AIK)

• 2048 bit RSA-Schlüssel
• wird mit Hilfe des EK erstellt
• ist anonyme Identität des Systems
• dient zur Authentifizierung und gewährleistet Vertrauenswürdigkeit des Systems

Storage-Root-Key (SRK)

• 2048 bit RSA-Schlüssel
• wird bei Inbesitznahme durch den Owner erzeugt (TPM_TakeOwnership)
• dient zur Verschlüsselung eigener Schlüssel
• ist Wurzel der Schlüsselstruktur des TPM

Zertifikate

Damit die Echtheit eines Systems und dessen Vertrauenswürdigkeit bereits vor der Inbetriebnahme des Chips durch den Eigentümer garantiert werden kann, existieren die folgenden Zertifikate.

• Endorsement-Zertifikat (garantiert die Echtheit des TPM durch den TPM-Hersteller)
• Platform-ertifikat (garantiert den Einbau eines echten TPM in die Plattform durch Plattform-Hersteller)
• Conformance-Zertifikat (bestätigt das TPM-Design nach den TCG-Spezifikationen und die korrekte Implementierung durch ein Labor)

PCR

Zum Speichern der Zustandswerte von Hard- und Software des Systems dienen die Platform Configartion Register (PCR). Dies sind mindestens 16 flüchtige Hash-Speicher, von denen die ersten 8 (0 - 7) für das TPM selbst reserviert sind (z.B. für Informationen zum BIOS). Der restliche Cache kann von anderen Applitkationen genutzt werden, z.B. für die Realisierung des Trusted Boot. Die Informationen in den PCRs können jederzeit ausgelesen werden.

Trusted Boot

Bootvorgang

Nach dem Einschalten des Rechners übernimmt das BIOS die Kontrolle und führt einen PowerOnSelfTest durch. Sind keine Fehler zu verzeichnen führt das BIOS den Code des ersten auffindbaren MasterBootRecord eines bootbaren Laufwerks aus. Der MBR kann jeglichen Code der Größe 446 Byte enthalten. In den meisten Fällen

TrustedGRUB

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