[发明专利]一种基于TPM的工业控制可信嵌入式平台的启动方法

说明书

本发明涉及一种基于TPM的工业控制可信嵌入式平台的启动方法，方法包括：嵌入式平台加电后，可信根CRTM作为信任链的源头并执行；进行BIOS的可信度量，度量通过后启动BIOS；BIOS度量Bootloader，并将度量值扩展到TPM对应的PCR中，度量通过后，将控制执行权移交给Bootloader；Bootloader度量Os kernel启动过程，将其度量值记录在TPM的PCR中，度量通过后执行Os的启动流程。系统包括可信度量根模块，可信平台模块。本发明在启动过程的每一部分在启动之前都得到了度量，度量值也保存在了TPM对应的PCR中。当启动过程被攻击者篡改，完整性度量机制将终止程序的执行，从而保证了嵌入式平台的安全。

技术领域

本发明涉及一种基于TPM的工业控制可信嵌入式平台的启动方法，其能确保工业嵌入式平台的安全可信，属于工业系统的信息安全技术领域。

背景技术

由于信息化技术的快速发展，信息化推动工业化进程的加快，越来越多的网络通信技术、计算机技术以及嵌入式技术应用于工业控制系统中。这些高新技术应用的同时，也随之带来了工业控制系统的安全问题，比如信息泄露和篡改、病毒等等。2010年9月14日，伊朗核设施突然受到“超级病毒”震网病毒攻击，导致其核设施不能正常运转。至此，工业控制系统信息安全引起工业界的高度关注。

工业控制系统信息的安全威胁主要来自内部的终端安全威胁和外部的网络安全威胁。内部的终端安全威胁主要表现在平台的脆弱性：工业控制系统的脆弱性通常由系统缺陷、错误配置或对设备平台(包括硬件、操作系统和工业控制系统应用程序)的错误操作使用引起，缺乏恰当的密码管理机制，使用不合理的访问控制机制等等；外部的网络安全威胁表现为工业控制系统网络脆弱性：工业控制系统网络和与之相连的其他的网络缺陷、错误配置或不完善的网络管理过程可能导致工业控制系统的脆弱性。BIOS启动计算机的过程分为硬件启动和操作系统启动两个阶段。BIOS启动和初始化硬件的过程是相对封闭和安全的，而启动操作系统的阶段则相对复杂和多样，使用者可选择从硬盘、软盘或从其他介质启动操作系统等。操作系统启动的多样性，给计算机的数据安全和访问控制带来很多风险，系统容易受到非授权的篡改或破坏。

可信计算有着广泛的发展前景，国内外学者在可信计算应用于工业领域开展了大量的研究工作，但对于工业测控系统的特殊应用需求，需要提高更加满足工业信息领域复杂特征的可信计算方法。因此要保证可编程嵌入式电子设备的安全，就要保证嵌入式平台的完整性，即确保信息不能在外部通过软件被截获以及恶意代码不能在启动序列的某一个环节上截获控制权。可信启动的目的是保证操作系统启动过程的完整性。在系统启动过程中，可信平台模块(TPM)依次度量引导加载程序、操作系统内核、系统配置文件等的完整性，并建立信任链。在加载下一环节之前先度量其完整性。当某一环节的完整性遭到破坏时，系统将无法启动。

发明内容

针对上述技术不足，本发明的目的是一种基于TPM的工业控制可信嵌入式平台的启动方法和系统，本发明以集成XC7Z015芯片的开发板作为嵌入式平台，重点研究了如何将可信计算技术应用于工业嵌入式系统，以构建安全可信的嵌入式开发环境。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于TPM的工业控制可信嵌入式平台的启动方法，包括以下步骤：

第一步：嵌入式平台加电后，可信根CRTM作为信任链的源头并执行；

第二步：进行BIOS的可信度量，度量通过后启动BIOS；

第三步：BIOS度量Bootloader，并将度量值扩展到TPM对应的PCR中，度量通过后，将控制执行权移交给Bootloader；

第四步：Bootloader度量Os kernel启动过程，将其度量值记录在TPM的PCR中，度量通过后执行Os的启动流程。

将BIOS作为可信根CRTM。