專利名稱：一種高信度計算平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算平臺，特別是一種高信度計算平臺。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機網(wǎng)絡(luò)的日益普及，如何解決終端安全、網(wǎng)絡(luò)安 全已經(jīng)成為迫在眉睫的問題。可信計算正是這方面的一個研究熱點，它通過硬件結(jié)構(gòu)和底 層軟件為基礎(chǔ)的綜合措施，提高了信息系統(tǒng)的安全性。目前，可信計算平臺通常在計算機主板硬件平臺上集成具有密碼運算、存儲能力 的安全芯片，通過完整性度量與報告技術(shù)建立一條信任鏈，從而對運行在平臺上的應(yīng)用程 序提供保護。這樣的計算平臺雖然在一定程度上保證了計算機終端的安全性，但同時仍然 存在一些不足。通常，可信計算平臺以BIOS作為信任鏈的起點，然而，現(xiàn)有技術(shù)卻并未過多 地關(guān)注BIOS的可信，非法用戶完全可以通過竄改BIOS結(jié)構(gòu)來非法使用、病毒侵襲、黑客攻 擊竊取秘密信息。另一方面，運用在BIOS級的安全功能措施比較有限，無法有效保證計算 機系統(tǒng)的安全啟動。另外，通常的可信計算平臺采用LPC、PCI、USB等總線實現(xiàn)安全芯片模 塊與平臺主系統(tǒng)的物理連接，傳輸速率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高信度計算平臺，解決目前的計算平臺無法有效保證計 算機系統(tǒng)的安全啟動以及傳輸速率低的問題。一種高信度計算平臺，包括主板和可信BIOS，還包括可信密碼模塊，其中可信密碼 模塊包括安全控制模塊、密碼芯片、存儲模塊和SDRAM，可信BIOS包括可信密碼模塊驅(qū)動單 元、硬盤引導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元和操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元。主板通過PCIE總線和LPC總線與可信密碼模塊連接，可信BIOS通過LPC總線與 可信密碼模塊連接；可信密碼模塊中，存儲模塊和SDRAM分別與安全控制模塊連接，密碼芯 片通過PEBI總線與安全控制模塊連接；可信BIOS中，可信密碼模塊驅(qū)動單元分別與硬盤引 導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元以及操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元連接。計算機加電，主板啟動過程中，可信密碼模塊作為可信度量根首先上電，通過對電 源、時鐘和復(fù)位信號線的控制使主板處于復(fù)位狀態(tài)；同時安全控制模塊獲得CPU控制權(quán)，啟 動BIOS完整性度量機制，通過LPC總線讀取可信BIOS的內(nèi)容，對BIOS鏡像進行完整性度 量校驗，度量通過比較系統(tǒng)當前可信BIOS的度量值和可信密碼模塊中預(yù)先存儲的預(yù)期值 進行，如果度量校驗失敗，安全控制模塊將啟動恢復(fù)機制，從可信密碼模塊中恢復(fù)可信BIOS 鏡像并重新進行度量。BIOS完整性度量通過后，安全控制模塊釋放電源、時鐘和復(fù)位信號，同時將主板的 LPC總線通過安全控制模塊的內(nèi)部硬件邏輯連接到可信BIOS上，此時系統(tǒng)加載可信BIOS正
常啟動。可信BIOS調(diào)用硬盤弓|導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元對硬盤主引導(dǎo)扇區(qū)進行完整性度量
3校驗，度量通過后，接著調(diào)用操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元對操作系統(tǒng)內(nèi)核及核心組 件進行完整性度量校驗。軟件完整性度量通過后，系統(tǒng)正常加載操作系統(tǒng)運行。至此通過以上各項安全措施，系統(tǒng)以可信密碼模塊為可信度量根，完成了信任鏈 的正確傳遞，實現(xiàn)了計算機的安全啟動。本發(fā)明對普通PC體系結(jié)構(gòu)進行改造，以可信密碼模塊為信任根構(gòu)建信任鏈傳遞 機制，確保高安全等級的PC終端計算平臺；可信密碼模塊中掛接大容量的FLASH存儲模塊， 將可信BIOS、操作系統(tǒng)核心組件備份鏡像及其預(yù)期值等重要數(shù)據(jù)存儲在存儲模塊中，保證 大量信息存儲、處理的保密性；提出對BIOS的主動度量機制，保證了 BIOS的可信，防范由于 BIOS被破壞、篡改造成的安全隱患；主機與可信密碼模塊通過PCIE總線通信，大大提高了 數(shù)據(jù)傳輸速度。


圖1 一種高信度計算平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 —種高信度計算平臺的可信BIOS結(jié)構(gòu)示意圖。1.主板2.可信密碼模塊3.可信BIOS 4.安全控制模塊5.密碼芯片6.存儲模 塊7. SDRAM 8.可信密碼模塊驅(qū)動單元9.硬盤引導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元10.操作系統(tǒng)核心 組件完整性度量單元
具體實施例方式一種高信度計算平臺，包括主板1和可信BI0S3，還包括可信密碼模塊2，其中可信 密碼模塊2包括安全控制模塊4、密碼芯片5、存儲模塊6和SDRAM7，可信BI0S3包括可信密 碼模塊驅(qū)動單元8、硬盤引導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元9和操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元 10。主板1通過PCIE總線和LPC總線與可信密碼模塊2連接，可信BI0S3通過LPC總 線與可信密碼模塊2連接；可信密碼模塊2中，存儲模塊6和SDRAM7分別與安全控制模塊 4連接，密碼芯片5通過PEBI總線與安全控制模塊4連接；可信BI0S3中，可信密碼模塊驅(qū) 動單元8分別與硬盤引導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元9以及操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元10 連接。計算機加電，主板1啟動過程中，可信密碼模塊2作為可信度量根首先上電，通過 對電源、時鐘和復(fù)位信號線的控制使主板1處于復(fù)位狀態(tài)；同時安全控制模塊4獲得CPU控 制權(quán)，啟動BIOS完整性度量機制，通過LPC總線讀取可信BI0S3的內(nèi)容，對BIOS鏡像進行 完整性度量校驗，度量通過比較系統(tǒng)當前可信BIOS的度量值和可信密碼模塊2中預(yù)先存儲 的預(yù)期值進行，如果度量校驗失敗，安全控制模塊4將啟動恢復(fù)機制，從可信密碼模塊2中 恢復(fù)可信BIOS鏡像并重新進行度量。BIOS完整性度量通過后，安全控制模塊4釋放電源、時鐘和復(fù)位信號，同時將主板 1的LPC總線通過安全控制模塊4的內(nèi)部硬件邏輯連接到可信BI0S3上，此時系統(tǒng)加載可信 BI0S3正常啟動?？尚臖I0S3調(diào)用硬盤弓|導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元9對硬盤主引導(dǎo)扇區(qū)進行完整性度量校驗，度量通過后，接著調(diào)用操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元10對操作系統(tǒng)內(nèi)核及核 心組件進行完整性度量校驗。軟件完整性度量通過后，系統(tǒng)正常加載操作系統(tǒng)運行。至此通過以上各項安全措施，系統(tǒng)以可信密碼模塊為可信度量根，完成了信任鏈 的正確傳遞，實現(xiàn)了計算機的安全啟動。
權(quán)利要求
一種高信度計算平臺，包括主板(1)和可信BIOS(3)，其特征在于還包括可信密碼模塊(2)，其中可信密碼模塊(2)包括安全控制模塊(4)、密碼芯片(5)、存儲模塊(6)和SDRAM(7)，可信BIOS(3)包括可信密碼模塊驅(qū)動單元(8)、硬盤引導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元(9)和操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元(10)；主板(1)通過PCIE總線和LPC總線與可信密碼模塊(2)連接，可信BIOS(3)通過LPC總線與可信密碼模塊(2)連接；可信密碼模塊(2)中，存儲模塊(6)和SDRAM(7)分別與安全控制模塊(4)連接，密碼芯片(5)通過PEBI總線與安全控制模塊(4)連接；可信BIOS(3)中，可信密碼模塊驅(qū)動單元(8)分別與硬盤引導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元(9)以及操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元(10)連接；計算機加電，主板(1)啟動過程中，可信密碼模塊(2)作為可信度量根首先上電，通過對電源、時鐘和復(fù)位信號線的控制使主板(1)處于復(fù)位狀態(tài)；同時安全控制模塊(4)獲得CPU控制權(quán)，啟動BIOS完整性度量機制，通過LPC總線讀取可信BIOS(3)的內(nèi)容，對BIOS鏡像進行完整性度量校驗，度量通過比較系統(tǒng)當前可信BIOS的度量值和可信密碼模塊(2)中預(yù)先存儲的預(yù)期值進行，如果度量校驗失敗，安全控制模塊(4)將啟動恢復(fù)機制，從可信密碼模塊(2)中恢復(fù)可信BIOS鏡像并重新進行度量；BIOS完整性度量通過后，安全控制模塊(4)釋放電源、時鐘和復(fù)位信號，同時將主板(1)的LPC總線通過安全控制模塊(4)的內(nèi)部硬件邏輯連接到可信BIOS(3)上，此時系統(tǒng)加載可信BIOS(3)正常啟動；可信BIOS(3)調(diào)用硬盤引導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元(9)對硬盤主引導(dǎo)扇區(qū)進行完整性度量校驗，度量通過后，接著調(diào)用操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元(10)對操作系統(tǒng)內(nèi)核及核心組件進行完整性度量校驗；軟件完整性度量通過后，系統(tǒng)正常加載操作系統(tǒng)運行；至此通過以上各項安全措施，系統(tǒng)以可信密碼模塊為可信度量根，完成了信任鏈的正確傳遞，實現(xiàn)了計算機的安全啟動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高信度計算平臺，包括主板(1)和可信BIOS(3)，還包括可信密碼模塊(2)，并通過總線連接。計算機加電，可信密碼模塊(2)首先上電，通過對電源、時鐘和復(fù)位信號線的控制使主板(1)處于復(fù)位狀態(tài)，同時安全控制模塊(4)啟動BIOS完整性度量機制確保BIOS可信，之后安全控制模塊(4)釋放電源、時鐘和復(fù)位信號，主板(1)通過LPC總線直接訪問BIOS芯片，加載可信BIOS(3)正常啟動；可信BIOS(3)依次加載其中的硬盤引導(dǎo)扇區(qū)完整性度量單元(9)和操作系統(tǒng)核心組件完整性度量單元(10)完成軟件完整性度量；度量通過后正常加載操作系統(tǒng)運行。本發(fā)明保證了計算機啟動過程中的安全、可信。
文檔編號G06F21/00GK101877040SQ20091025039
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者孫永泉, 曲新春, 曾穎明, 李紅, 杜中平, 王斌, 王旭, 王曉程, 蔣志翔, 陳志浩 申請人:中國航天科工集團第二研究院七○六所