安全之心:一文读懂可信计算-阿里云开发者社区

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安全之心:一文读懂可信计算

简介: 信 or 不信,这是个问题

可信计算
TC (Trusted Computing)
业界新宠,越来越被高频提到
本质是
创造可信执行环境的芯片级安全防护方案

然而,江湖流传 TA 的传说
却鲜少有人见过真身
阿里云作为亚太区最早布局可信计算的云厂商
今天我们一起来聊聊 TA 是谁?

一、环境可信

“把大象放入冰箱需要几步”

如何通过“信任链”建立可信执行环境
可以分为三步来理解它

  • 可信根
  • 可信链
  • 度量/验证

第一步
可信根:芯片级、底层、不可篡改

芯片级硬件的不可篡改性
决定了其可以作为最高等级安全的基础
再将硬件层安全虚拟映透传整个目标环境
形成软硬结合的安全体系

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一台电脑组件来自四面八方
包括他的主板芯片
当你打开电脑的时候
可能同时唤醒了隐藏在启动链路上的后门
Rootkit/Bootkit

可信硬件的插入
病毒无法篡改系统原设计
快速发现Rootkit/Bootkit并及时处理

可信根
对密钥等私密数据进行物理保护
参与建立并保障可信链的传递
对可信芯片进行安全调用

面对深度隐藏且难以察觉的威胁
需要来自底层的保护
保障上层的不可篡改性

此处
引入一个比喻来加深一下理解

工人把半成品交给下一个工人
为了工作顺利完成
首先需要保证
工作链条是在可信的前提下推进着……

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方法一

每个工人在交出去之前
检查下一个工人是否为内部人士

注:第一个工人很重要
如果其身份造假
后面的工作都是错误的
此时第一位工人就是信任根
其参与建立并决定可信链的传递

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方法二

流水线保持流动
每一次交付都记录下来

注:每次交付的记录本身很重要
保证这个记录不被篡改
记录就像密钥一样存储在可信根

把 TA 作为整个安全的可信起点
对不可控的软硬件实体实现管理

那么
问题来了
如何完成从可信起点到应用、到网络的透传?

两步并作一步:
信任链与验证/度量结果
说好的三步变两步
此处我失去了一点你的信任

此处,
我们又故作神秘的引入一个历史故事

战国“策”

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秦攻打赵
魏信陵君希望魏王出兵营救

信陵君
通过通关密文进了魏王殿
通过使者找到了魏王妃
通过魏王妃拿到兵符
(一半的玉佩)
通过兵符配对
(与将军手里的兵符契合成功)

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历史上的信陵君成功调用兵力
这是一个中性的信任关系的传递
因为其未经验证
不可信的人完成了整体关系的传递

如果
关系链起点和传递过程
经过验证与及时异常行为管理
兵符并不会这么轻易被拿走
所以
验证/度量结果的重要性不容忽视

同样是这个故事
我们换成当代可信环境下验证思考
会有不同的结局
当信陵君进魏王殿
守卫发现其并非白名单成员

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再比如
信陵君见到魏王妃
王妃验证目的:
你要偷兵符
上报魏王

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或者
最后就算信陵君拿到兵符
魏王有及时发现兵符丢失的敏感机制
并及时甚至提前通报将军
“谁拿着兵符来找你就杀了他”

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这是有可信根参与的
经过度量值比对的可信链

可信计算的核心功能
是基于可信硬件建立主动免疫机制
核心流程是可信根通过可信链链接各应用
过程经过度量值比对
将信任关系逐渐扩展至整机乃至网络

二、隐世高手

可信计算神龙见首不见尾?

历史上真实发生的“窃符救赵”
更贴近传统IT架构下安全产品和服务的部署
想要实现可信计算环境
并不容易

一个相对重要的计算环境
为了保障处于可信环境
至少需要面对以下问题

  • 懂芯片
  • 懂硬件
  • 懂固件
  • 懂虚拟技术
  • 懂可信链
  • 懂软硬结合
  • 懂……

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一边是啥也不懂很难
一边是啥都懂了的阿里云

现在
阿里云“拿捏住了”这个点:
可信内置在基础设施中
云管理物理机运行环境可信
阿里云可以按需对云虚拟服务器提供可信服务
BIOS、引导程序、操作系统内核、
应用程序加载等进行度量/验证
不需要用户采购组件

1、系统可信:
云上物理机和虚拟机运行环境
即操作系统的可信
2、应用可信:
云上管理应用和用户侧应用可信

三、安全可信

云环境比以往任何计算环境
都需要安全可信

场景一

数据上云
数据不在自己眼前
而在远程存储
用户需要确认远程的存储环境是否可信

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可信前:
存储之后
东西被黑了

可信后:
远程证明
可以远程确认储存/计算环境可行性

场景二

APT等高等级攻击威胁不断升级

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黑客疯狂攻击
手段变幻莫测
惊叫“这是什么新手段”

单点防御传统安全思路照搬到云环境
必然面临水土不服的窘境

可信计算方案
则是将防护前置
这也是更有前瞻性的安全技术
任你千变万化,我以不变应万变

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可信云服务方案示意图

启动时
通过可信启动机制
对系统程序和引导程序等
进行可信验证以及控制

运行时
通过贯穿固件和软件各层面的可信软件基
对软件执行的关键环节
例如进程启动、文件访问和网络访问等
进行拦截和判定

审计上报
所有报警均上报云运维监控平台
或用户侧的云安全中心

切勿浮沙筑高台
将安全建立在硬件的不可篡改性
与密码学的理论安全性之上

关于可信计算的实际应用:
构筑企业级可信计算环境

远程证明:

基于数字签名安全上报度量结果
可靠证明系统启动与运行状态
动度量的状态作为远程证明依据

零信任密钥管理与密码算法应用:

vTPM/vTCM(虚拟可信模块)
提供完备的密钥管理与密码算法功能
因此依托vTPM
ECS环境可在启动时
第一时间可靠的创建密钥、申请证书
并执行数字签名与加解密等运算


最后
我们不妨再做一个令人兴奋的假设:

此时你拥有500万流动资金
在开心之余
这笔钱的安全问题也给你带来了幸福的烦恼
这笔财富放在哪?
家里和银行怎么选?

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选择
银行中专业的保险箱
还是
家里普通的柜子

相当于
云上网络、主机等各方面系统化的
安全防护机制
vs
个人安装的杀毒软件

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选择银行卡
还是现金

相当于
云上专业完善的数据安全机制
vs
个人简陋单一的口令机制

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而且
服务方面银行专职的保安与柜员
对比
家里普通家庭成员

相当于
云上态势感知服务与专业安全专家运
vs
个人非专业的安全知识

综上

多数人都会选择把这笔巨款存放银行
这就好比传统架构与云上架构对比
从平台、数据、服务三个维度
为云上客户提供可信与安全


为云上用户提供硬件级安全计算环境
阿里云将继续
不断探索安全的更高峰!

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