Другие идентичные названия опции: Security Chip, Execute TPM Command.

В число опций BIOS, предназначенных для защиты информации компьютера, входит опция Trusted Platform Module. Она позволяет включить поддержку одноименного аппаратно-программного комплекса защиты информации. Пользователь может выбрать всего два варианта значений опции – Enabled (Включено) и Disabled (Выключено).

Вряд ли найдется такой пользователь, которого бы совершенно не волновала проблема защиты конфиденциальной информации, расположенной на его компьютере. В коммерческой и промышленной сфере на решение этой проблемы тратятся огромные средства, но до сих пор эффективного и при этом недорогого средства, позволяющего защитить компьютерные данные, так и не было найдено.

Система Trusted Platform Module является одной из попыток удовлетворить насущную потребность в подобной технологии. Хотя она и не является панацеей, тем не менее, она способна значительно повысить степень защиты информации как на уровне компьютерных сетей, так и на уровне отдельных компьютеров и прочих устройств, содержащих важные данные.

Trusted Platform Module (TPM, доверенный платформенный модуль) – это программно-аппаратный комплекс для защиты информации. Комплекс может устанавливаться на любые компьютеры и даже на отдельные накопители и мобильные устройства, такие как смартфоны. Чаще всего комплексом TPM оснащаются ноутбуки. Что немаловажно, компьютерные системы, оснащенные аппаратными модулями TPM, стоят не намного дороже, чем аналогичные по характеристикам системы, не оснащенные TPM.

Основные свойства данных, которые призвана обеспечить технология TPM:

• Защита
• Целостность
• Безопасность
• Авторство

Стандарт TPM был разработан рядом известных производителей программного и аппаратного обеспечения, в число которых входят Microsoft, HP, Intel, IBM. Впоследствии к их числу присоединились такие компании, как Sun, AMD, Sony и Verisign.

Использование TPM позволяет предотвратить взлом компьютера и утечку важной информации, заражение его троянскими программами и вирусами, сохранить целостность лицензионного программного обеспечения, обеспечить защиту сетевого трафика. Система TPM может гарантировать защиту ПО от модификации, а также защиту данных от копирования.

Накопители, поддерживающие систему TPM, способны осуществлять аппаратное шифрование данных, что обеспечивает защиту конфиденциальной информации. При авторизации пользователя в системе TPM могут использоваться различные методы, в том числе и биометрические, такие, как сканирование отпечатков пальцев.

Спецификация TPM позволяет использовать как полностью программную, так и аппаратно-программную реализацию технологии. На практике в большинстве случае используется второй вариант, как дающий наибольшую степень защиты.

Основой системы TPM является специальный чип, встроенный в материнскую плату. Этот чип, который часто называется криптографическим процессором или просто криптопроцессором, содержит необходимые для защиты информации программные и аппаратные средства. Его назначение – хранить и генерировать ключи, производить ассиметричное шифрование и хэширование данных. Микросхемы криптопроцессоров на сегодняшний день изготавливаются многими производителями и установлены на миллионах компьютеров.

При загрузке компьютера с установленной системой TPM при помощи криптопроцессора производится проверка на идентичность всех основных компонентов компьютера, как аппаратных, так и программных, таких, как BIOS и операционная система. В случае успеха подобной проверки компьютер считается работающим в так называемом проверенном состоянии. В этом состоянии могут исполняться любые приложения, в том числе, и те, которые требуют защиты и сохранения конфиденциальности данных, а также может осуществляться доступ к зашифрованным данным.

На программном уровне для работы TPM необходима поддержка технологии со стороны операционной системы, а также наличие специального программного обеспечения. Технология Trusted Platform Module поддерживается большинством современных операционных систем линейки Windows, начиная с Windows XP SP2, а также современными версиями Linux.

Опция Trusted Platform Module позволяет включить в BIOS поддержку данной технологии. Она доступна лишь в том случае, если материнская плата компьютера оснащена криптопроцессором-микросхемой TPM. Выбор значения Enabled позволяет пользователю включить эту микросхему, а значения Disabled – выключить.

Стоит ли включать?

Ответ на этот вопрос зависит от того, установлена ли у вас на компьютере система Trusted Platform Module. Если да, то систему стоит включить. Однако необходимо помнить, что использование системы не является панацеей и не всегда может заменить применение традиционных антивирусов, брандмауэров и прочих средств компьютерной безопасности.

Производители BIOS предлагают пользователю выбор, и вы всегда сможете выключить данную систему, если вы не нуждаетесь в ее помощи. Само собой, если ваш компьютер оснащен старой операционной системой, не поддерживающей TPM (Windows XP SP1 и более старые ОС), то включение ее также не имеет никакого смысла.

Философы прошлого любили рассуждать о свободе. «Те, кто готов отдать свою свободу, чтобы приобрести недолговечную защиту от опасности, не заслуживают ни свободы, ни безопасности», - утверждал Бенджамин Франклин. «Человек не может быть то рабом, то свободным. Он или свободен - или его нет вообще», - категорично заявлял Жан-Поль Сартр. «Свобода есть осознанная необходимость», - приводили цитату Бенедикта Спинозы марксисты.

Что такое свобода? Важно ли человеку быть свободным, и готов ли он обменять свободу на безопасность? К размышлению на эту тему подтолкнул не замеченный широкой общественностью повод. Летом нынешнего года завершилось голосование Технического комитета JTC1 об утверждении, в предусмотренном процедурой PAS упрощенном порядке, новой версии стандарта ISO/IEC 11889:2015, которую представил консорциум Trusted Computing Group (TCG), основанный американскими компаниями AMD, Cisco, HP, IBM, Intel, Microsoft и Wave Systems. И 29 июня в Портленде (шт. Орегона) TCG объявил, что его стандарт Trusted Platform Module (TPM) 2.0 окончательно утвержден в качестве международного.

Преимущества TPM

TPM - это название спецификации, описывающей криптомодуль, в котором хранятся криптографические ключи для защиты информации. Можно сказать и проще: это модуль информационной безопасности, который может быть установлен в серверы, персональные компьютеры, сетевые и мобильные устройства. Он поддерживает удаленную аттестацию, обеспечивающую связь аппаратных и программных средств компьютера.

Модуль удобен для правообладателей, так как позволяет проверять лицензионность программных средств, контролировать незаконное копирование музыки, фильмов или компьютерных игр. Он однозначно определяет компьютер и позволяет аутентифицировать пользователя. При этом TPM дает возможность генерировать ключи, имеет функции хеширования, генерации случайных чисел.

Аппаратные возможности TPM весьма ограничены по мощности и не позволяют непосредственно шифровать большие объемы данных с высокой скоростью. Функцию массового шифрования файлов на дисках можно выполнять программой Windows Bitlocker. При этом используемые криптоключи сами шифруются с помощью TPM, что исключает вероятность их кражи.

Таким образом, TPM может в связке с Windows Bitlocker шифровать диск, защищать данные при потере или краже компьютера, ПО от модификации и поражения вирусами, а также банковские и почтовые программы.

Модуль способен подтвердить подлинность компьютера и даже его работоспособность ещё до получения доступа в сеть. В целом он существенно повышает безопасность пользователей, особенно тех, кто мало разбирается в вопросах ИБ и не может решить их самостоятельно.

Действительно, TPM вещь важная и полезная. Существенно повышающая безопасность пользователя. Но возникает вопрос цены безопасности. Если человек устанавливает веб-камеру у себя в доме, он повышает безопасность своего жилья. Он может все время удаленно контролировать квартиру и вызвать полицию в случае появления воров. Но если у него перехватят возможность управления веб-камерой, то из устройства обеспечения безопасности она может превратиться в устройство слежки. Собранная информация о человеке - соответственно в средство контроля и управления. А в камеру, правда, скорей в тюремную, превращается сама его квартира.

Позиция Германии

Результат голосования Технического комитета ISO/IEC JTC1 был предсказуемым. Против проголосовала только Германия. Россия воздержалась, впрочем, ее голос «против» все равно ничего бы уже не решил. Большинство поддержало позицию американцев. Не помогла и беспрецедентная акция - рассылка членам комитета закрытого письма от официальных представителей федерального министерства внутренних дел и федерального министерства экономики и энергетики ФРГ с просьбой «похоронить» проект. Информация об этом документе просочилась в немецкую печать и наделала много шума.

На государственном уровне наличие такого письма было опровергнуто немецкими властями, впрочем, чего еще в таком случае можно ожидать от официальной власти. В тексте немецкого письма, имеющегося в распоряжении редакции и в подлинности которого у нас нет оснований сомневаться, написано, что «...представленные в проекте стандарта спецификации недостаточно проработаны для принятия решения; в частности, в результате тщательного рассмотрения вопроса у нас есть основания полагать, что их реализация может значительно ухудшить возможность управления защищаемой ИКТ-системой, а также потенциально приводить к ситуациям полного блокирования работы системы, осуществляемого в интересах некоторых производителей средств вычислительной техники. Помимо этого мы считаем, что потенциальное влияние предложенных спецификаций на уровень обеспечения конфиденциальности персональных данных и безопасности ИТ может оказаться весьма проблематичным, и опасаемся того, что это войдёт в противоречие с соответствующими нормами законодательства Германии».

При этом немецкие ИБ-специалисты не выступали против TPM в принципе. Их устраивал предыдущий стандарт TPM 1.2, при котором пользователь оставлял за собой полный контроль за своей платформой. Модуль TPM можно было просто отключить. В стандарте TPM 2.0 это уже не получится.

Кроме того, у них вызывал опасение сам подход к разработке стандарта, в котором участвовали только американские компании. Журналисты Zeit сообщили, что немецкое правительство пыталось принять участие в разработке TPM 2.0, однако получило отказ. Они же указали на активное сотрудничество разработчиков стандарта с АНБ США и привели оценки безопасности TPM 2.0 со стороны независимых экспертов. Издание предупредило, что TPM можно рассматривать как бэкдор и есть большая вероятность, что доступ к криптографическим ключам имеет АНБ.

Форточки и окна

Экспертов немецкого федерального ведомства по безопасности в информационных технологиях (BSI) настораживало, что с переходом на спецификацию TPM 2.0 этот стандарт становится обязательным для всех устройств под Windows 8.1 и выше, причем данная функция не подлежит дезактивации.

Фактически компьютер с TPM 2.0 нельзя рассматривать как устройство, находящееся под полным контролем пользователя. Были высказаны опасения, что Windows 8 с TPM 2.0 может позволять Microsoft управлять компьютером удаленно через встроенный черный ход.

Китайские эксперты также читали о немецком предупреждении. Они исследовали проблему, разобрались в деталях и приняли решение. В мае 2014 г. китайское правительственное агентство Синьхуа сообщило о запрете установки Windows 8 на правительственные компьютеры. А это скорее всего компьютеры, принадлежащие не только государству, но и тем структурам, которые государством контролируются, - крупнейшим банкам, предприятиям сферы ИБ, телекома, а также и другим компаниям, желающим следовать рекомендациям своего правительства.

В другом внутреннем документе BSI, полученном немецким изданием, говорится: «Windows 7 может управляться безопасно до 2020 г. После этого для администрирования ИТ-систем должны быть найдены другие решения». А на сайте BSI прямо написано, что механизм работы Windows 8 с TPM 2.0 «может быть использован для диверсий со стороны третьих лиц» и что специалисты считают недопустимым применение новой версии TPM правительственными организациями и объектами критически важной инфраструктуры. Так что, похоже, немцы и китайцы не будут спешить обновлять Windows 7 в госсекторе даже до Windows 8.

Позиция России

Чтобы узнать позицию России, мы обратились к экспертам - членам Технического комитета ISO/IEC JTC1, российским компаниям «Аквариус» и «Крафтвэй» и к компании Microsoft с просьбой прокомментировать серьезность опасений Германии и Китая относительно нового стандарта.

К сожалению, эксперты или проигнорировали наши вопросы, или заявили, что отказываются на них отвечать. Единственный специалист, согласившийся на интервью, - независимый эксперт по кибербезопасности в автоматизированных системах управления Вадим Подольный .

Чем хорош и чем опасен TPM?

TPM, будь то наиболее распространенный сейчас TPM 1.2 или внедряемый TPM 2.0, это технологический стандарт, продвигаемый крупными американскими компаниями. По сути TPM - это отдельный модуль, который интегрируется в компьютеры.

Сейчас у нас кроме ПК, серверов, терминалов, сетевых маршрутизаторов появилось еще много новых компонентов, подключенных к сети. Это контроллеры для промышленной автоматизации, устройства Интернета вещей, устройства, которые отвечают за здоровье человека, - кардиостимуляторы, глюкометры, встроенные в часах... Вследствие вмешательства хакера они могут ложно сработать или, наоборот, ложно не сработать. Модули доверия TPM решают важную задачу - доверия к данным, доверия к системе, подтверждая, что она сработает корректно.

Идея TPM правильная. Должны быть стандартные модули, которые обеспечивают юридическую значимость информации. Сама концепция такова: сделать модуль, который сложно сделать хакерам и сделать который может только крупное государство. Это как купюра, как метод защиты денег. В этом нет ничего плохого.

Вопрос в другом. В Windows 7 была иконка «Мой компьютер». В Windows 10 она называется «Этот компьютер». Это уже не ваш компьютер. Нам навязывают технологии, которые будут обеспечивать нашу безопасность вне зависимости от того, хотим мы этого или нет. Вроде как государство вводит сухой закон и говорит, что теперь вы не будете пьянствовать, так как обществу нужны здоровые солдаты. Так и тут.

Если ваш компьютер захватывают, значит, он кому-то для чего-то нужен. Возможно, чтобы за вами следить. Если вы не можете отключить этот функционал, то это не средство защиты. Это пассивное средство нападения. Сбор информации - это поиск точки для нападения. Microsoft отбирает у вас компьютер за ваши же деньги. Она продает вам свою операционную систему и забирает у вас контроль.

Можно ли проверить, есть в TPM-модуле бэкдор или нет?

Можно проанализировать стандарт. Но когда к вам приходит компьютер, в чью материнскую плату впаян модуль TPM, произведенный не на предприятии, которое вы контролируете, - вы не знаете, что там внутри. Туда могут добавить что угодно.

Но добавить закладку можно и в любой процессор или контроллер?

Да, конечно. И подход должен быть таким же. В военных системах регуляторы никогда не разрешат применять чип, сделанный неизвестно кем, пусть даже по открытому стандарту. Поэтому у нас появляются процессоры «Байкал» и «Эльбрус». Инженерных сил России достаточно, чтобы спроектировать свой TPM. Пока мы не можем сделать его на наших заводах. Как и процессор. Но мы можем спроектировать, а потом проверить - сделали ли нам так, как нам было нужно, или туда что-то добавили. Такой механизм уже позволит использовать TPM.

А что нам делать сейчас, когда своего TPM у нас нет?

Используемые повсеместно аналоги TPM, во многом выполняющие его роль, - это аппаратные модули доверенной загрузки. Они используются даже сейчас, когда на материнских платах появились TPM.

Появилась также и возможность модифицирования BIOS, появилась технология UEFI, стандарт, который позволяет создавать модули доверенной загрузки программно. Фактически в них можно разместить программы, эмулирующие работу TPM, что и делается во многих разработках. Например, в операционной системе seOS, сертифицированной ФСБ.

А что насчет российского модуля TPM?

У нас и сейчас в России есть компании, которые для своих проектов заказывают материнские платы. Например, «Аквариус», «Крафтвэй», «Т-Платформы», МЦСТ и другие. Каждая из них вполне в состоянии спроектировать свой модуль TPM. И он наверняка будет создан в ближайшее время, с поддержкой отечественных ГОСТированных криптографических алгоритмов. А это важно не только для оборонных предприятий, но и для широкого круга потребителей, обязанных выполнять положения закона 152-ФЗ «О персональных данных».

А почему против стандарта TPM 2.0 так резко выступили немцы?

Очень просто. Они хотят защищать свои данные и технологии от США. Помните, как появился SUSE Linux? Это произошло после того, как выяснилось, что при передаче документов из одного департамента Бундесвера в другой информация сначала оказывалась в АНБ. Тогда в Германии была создана SUSE Linux и ведомство было переведено на работу с этой ОС.

В Linux начиная с ядра 3.2 тоже анонсирована поддержка TPM 2.0. Но ее можно отключить. А в ОС Windows выше восьмёрки нельзя. Windows очень удобная операционная система для пользователя. Она замечательно продумана. Десятки тысяч программистов работают над тем, чтобы пользователям было удобно и комфортно. Но любое изменение, которое принудительно навязывают, говоря, что это для вашей безопасности, напрягает. И специалистов, и должностных лиц, и правительства.

Чтобы не бояться TPM, нужно заняться специальными исследованиями, провести проверку и выяснить, есть там что-нибудь опасное или нет. Это вполне стандартная процедура. Иногда она исполняется с выездом на производство. Это нормальная практика, когда представители страны приезжают в страну производителя и какое-то время сидят на производстве, разбираются в процессах.

А кто этим будет заниматься?

Это может быть интересно крупным коммерческим компаниям. Я думаю, какие-то исследовательские работы в таком формате уже идут. А государству это сразу не интересно, так как там нет нашей криптографии, поэтому для оборонных отраслей существующие модули не годятся.

А можно ли использовать компьютеры с TPM в госорганах?

Вопрос использования TPM в госорганах довольно сложен. Думаю, что в следующих редакциях TPM уже появится возможность подмены криптоалгоритмов. Можно уже сейчас заново прошить BIOS и добавить свои компоненты. Так будет и в TPM. Что касается текущего использования в госсекторе - об этом говорить рано. Но заниматься исследованием возможности собственной реализации стандарта нужно. А также необходимо участвовать в разработке следующей его версии. Чтобы иметь возможность зашивать нашу криптографию в чужой TPM.

... В целом позиция понятная. TPM - новый уровень в обеспечении безопасности. Государство как-нибудь решит вопрос в оборонке, а остальные будут пользоваться тем, что есть. В большинстве случаев от диких хакеров TPM защитит (в тех вопросах защиты, которые обеспечивает TPM), а от внимания Большого брата все равно никуда не денешься.

Сам консорциум, который стартовал как чисто американский проект, расширяется. В настоящий момент в составе TCG числятся 11 членов в статусе Promoter (AMD, Cisco, Fujitsu, HP, IBM, Infenion, Intel, Juniper, Lenovo, Microsoft и Wave Systems) и 74 члена в статусе Contributor. В этих списках появились японские и китайские компании. Но российских представителей там по-прежнему нет.

Свобода или безопасность? Времена экзистенциалистов Сартра и Камю, которые выбирали «дороги свободы» и изучали свободного человека, стоящего на грани «ничто», ушли в прошлое вместе с прошедшим веком. Большинство людей выбрало безопасность. И сейчас спорит лишь о длине поводка. Так что для массового пользователя проблемы TPM не существует. Но вот государству должен быть не безразличен вопрос, на чьем поводке находятся его госструктуры. Да и его граждане тоже.

Постоянно растущее количество «червей», вирусов и элементарных дыр в современных операционных системах и сетевых сервисах заставляет ИТ-специалистов разрабатывать все новые и новые средства информационной безопасности. Ранее использовались преимущественно программные решения – аппаратно-программные были доступны далеко не всем. Сейчас же благодаря технологии TPM (Trusted Platform Module) данные решения пришли в массы и стали доступны каждому. В этом приложении мы поговорим о том, что такое TPM и почему имеет смысл использовать эту технологию на предприятии.

Что такое TPM

TPM представляет собой микроконтроллер, предназначенный для реализации основных функций по обеспечению безопасности с использованием ключей шифрования. Чип TPM устанавливается на материнской плате компьютера и осуществляет взаимодействие с остальными компонентами системы через системную шину.

Концепция «доверяемых платформенных модулей» (именно так переводится на русский язык аббревиатура TPM) принадлежит консорциуму Trusted Computing Group (TCG), который существует с 2004 года.

Сама технология TPM появилась не в 2004 году, а раньше. В 1999 году был создан Альянс доверяемых компьютерных платформ (Trusted Computing Platform Alliance, TCPA). В этот альянс входили важнейшие разработчики аппаратного и программного обеспечения – IBM, HP, Microsoft и др. Несмотря на именитость участников, деятельность альянса напоминала известную басню о лебеде, раке и щуке: каждый «тянул воз» на себя (каждый член альянса имел право отменить решение, принятое другими членами), поэтому TPM развивалась довольно неспешно.

В 2004 году альянс TCPA был преобразован в консорциум TrustedComputingGroup . Структура этой организации была другой. Важные решения могут принимать только избранные компании (они называются промоутерами – promoters). Такими компаниями сейчас являются Intel, HP, IBM, AMD, Seagate, Sony, Sun, Microsoft и Verisign . Остальные компании (их более тысячи) имеют право лишь участвовать в разработке черновых спецификаций или просто получать более ранний доступ к новым разработкам.

Основным результатом деятельности TCPA/TCG является «доверяемый платформенный модуль», который раньше назывался «чипом Фрица» (Fritz Chip). Назван он был в честь американского сенатора Фрица Холлингса (Fritz Hollings), известного своей поддержкой системы защиты авторских прав на цифровую информацию (Digital Rights Management, DRM).

Задачи TPM

Основная задача TPM – это создание безопасного компьютера, в котором проверяются и защищаются все процессы связи, а также аппаратное и программное обеспечение. Под защитой связи подразумевается не процесс защиты сетевого соединения, а защита процесса взаимодействия между отдельными частями системы (например, ОС).

Модуль TPM может использоваться и для проверки целостности и авторства данных. Доступ к данным должны иметь только авторизиро-ванные пользователи, при этом должна обеспечиваться безопасность передачи самой информации. Проверка целостности обеспечит защиту системы от вирусов, «червей» и других программ, изменяющих данные без уведомления пользователя.

При разработке TPM не ставилась задача создать модуль только для предохранения персональных компьютеров или ноутбуков от вирусов – данную технологию можно использовать для обеспечения безопасности мобильных телефонов, КПК, устройств ввода, дисковых накопителей. Вместе с ним можно применять устройства биометрической идентификации.

Защитой сетевых соединений занимается отдельное подразделение TCG – Trusted Network Connect (TNC). Мы не будем рассматривать плоды деятельности TNC, а ограничимся только TPM.

«Железо» и математика

Логично предположить, что сам чип TPM на материнской плате ничего не решает. Нужна поддержка со стороны остального «железа» и математики – программного обеспечения.

Например, вы можете установить жесткий диск с поддержкой TPM (рис. П37). Такие жесткие диски уже давно выпускает Seagate (Momentus 5400 FDE.2). Но Seagate – далеко не един ственный производитель винчестеров с функцией шифрования. Другие производители, например Hitachi, также выпускают «криптографические накопители». Так что выбор «железа» у вас есть (прочитать о других производителях аппаратного и программного обеспечения с поддержкой TPM можно на сайте www.tonymcfadden.net).

Рис. П37. Жесткий диск Seagate Momentus 5400 FDE.2

Что касается ОС, технология TPM поддерживается большинством современных операционных систем – Windows Vista, Microsoft Windows Server 2003 SP1, Microsoft Windows XP SP2, Windows XP Professional x64, SUSE Linux (начиная с версии 9.2) и Enterprise Linux (начиная с версии 3 update 3).

Как работает TPM

Как уже отмечалось, модуль TPM реализуется в виде чипа на материнской плате. Чип TPM интегрируется в процесс загрузки компьютера и проверяет хэш системы с помощью алгоритма SHA1 (Secure Hash Algorithm), он вычисляется на основании информации обо всех компонентах компьютера, как аппаратных (процессора, жесткого диска, видеокарты), так и программных (ОС).

В процессе загрузки компьютера чип проверяет состояние системы, которая может быть запущена только в проверенном режиме (authorized condition), что возможно лишь в случае обнаружения правильного значения хэша.

Настройка TPM в Windows

В следующем руководстве описывается использование служб TPM в Windows Vista:

В Windows Vista и Windows Server 2008 применяется технология шифрования дисков BitLocker, которая тесно взаимосвязана с доверяемыми модулями (рис. П38). О настройке BitLocker в Windows Server 2008 и Vista (рис. П39, П40) можно прочитать здесь:

Рис. П38. Компоненты BitLocker
Рис. П39. Шифрование BitLocker выключено: модуль TPM не установлен или выключен (в BIOS)
Рис. П40. Схема взаимодействия Full Volume Encryption и TPM в Windows

Готовые системы с поддержкой TPM

Готовые TPM-компьютеры уже давно есть в свободной продаже: как ноутбуки, так и настольные компьютеры. Обычно такие системы выпускаются именитыми производителями вроде HP, поэтому их цена может быть слегка завышена (доплата «за марку»).

Желающим сэкономить можно порекомендовать купить «железо» с поддержкой TPM и собрать все вместе самостоятельно. Необходимые материнские платы выпускаются многими производителями, например ASUS (M2N32-SLI Premium), MSI (Q35MDO) и др (рис. П41).

Рис. П41. Материнская плата ASUS M2N32-SLI Premium (с поддержкой TPM)

Зачем нужна TPM

Во-первых, TPM – это повышение общей безопасности системы и дополнительная, реализованная на аппаратном уровне защита от вирусов, «троянов» и прочей компьютерной нечисти. А на безопасности, особенно на предприятии, как мы знаем, экономить не стоит.

Во-вторых, TPM – это шифрование данных на жестком диске. TPM позволяет найти компромисс между безопасностью и производительностью.

Поскольку шифрование осуществляется на аппаратном уровне, это практически не отражается на производительности.

В-третьих, с помощью TPM можно вообще обойтись без пароля, использовав вместо него отпечаток пальца пользователя. Согласитесь, довольно эффективное решение. Вчера подобные системы мы видели в наполовину фантастических фильмах, а сегодня – это уже реальность.

TPM не панацея

Важно помнить, что TPM не универсальное средство и не панацея от всех компьютерных невзгод. Хороший антивирус и брандмауэр никто не отменял. TPM разрабатывался больше для защиты интересов софтварных гигантов: дабы не позволить пользователю запускать нелицензионный софт. С этой точки зрения еще не ясно, TPM – это хорошо или плохо, учитывая количество нелицензионных программ на наших просторах. Давайте будем смотреть правде в глаза – пиратского софта очень много.

Также не нужно забывать о человеческом факторе. Человек может намеренно сообщить пароль к своей системе или записать его где-то на желтой бумажке, которую приклеит к монитору, или просто установить очень простой пароль, который несложно подобрать. В этой ситуации TPM точно не поможет. Тут на помощь приходит софт, а именно системы контроля доступа, но это – другая история.

Примечания:

Прежде чем приступить к чтению этой книги, стоит поговорить о единицах измерения информации. Базовая единица измерения информации – это один бит. Бит может содержать одно из двух значений – или 0, или 1. Восемь битов формируют байт. Этого количества битов достаточно, чтобы с помощью ноликов и единичек закодировать 1 символ. То есть в одном байте помещается 1 символ информации – буква, цифра и т. д. 1024 байта – это один килобайт (Кб), а 1024 килобайта – это 1 мегабайт (Мб). 1024 мегабайта – это 1 гигабайт (Гб), а 1024 гигабайта – это 1 терабайт (Тб).

Обратите внимание: именно 1024, а не 1000. Почему было выбрано значение 1024? Потому что в компьютере используется двоичная система счисления (есть только 2 значения – 0 и 1), 2 в 10-й степени – это и есть 1024.

Не всегда, но часто большая буква «Б» при указании единицы измерения информации означает «байт», а маленькая – «бит». Например, 528 Мб – это 528 мегабит, если перевести эту величину в мегабайты (просто разделите на 8), то получится 66 мегабайтов (66 МБ).

2,5-дюймовый жесткий диск Momentus 5400 FDE.2 (full disk encryption) от Seagate поставляется в составе ноутбуков ASI C8015+ (стоимость ноутбука примерно 2100 долларов). Винчестер обладает встроенной системой динамического шифрования с аппаратным ускорением и поддержкой TPM. Кроме того, в состав ноутбука включена система считывания отпечатков пальцев, что делает его примерно на 20 % дороже обычного ноутбука с такой же конфигурацией. Размер жесткого диска Momentus может быть 80, 100, 120 и 160 Гб. Используется интерфейс SATA 3 Гбит/с.

Главная особенность Momentus FDE.2 заключается в шифровании/дешифровании записываемой и считываемой информации с помощью алгоритма AES со 128-битным ключом на уровне микропрограммного обеспечения (firmware) DriveTrust. Шифрование данных производится абсолютно прозрачно, то есть незаметно для пользователя. В открытом (незашифрованном) виде информация представляется только в приложениях. На жестком диске данные хранятся только в зашифрованном виде.

Обычно процесс программного шифрования существенно снижает производительность системы (кто работал с PGPDisk, тот понимает, о чем идет речь). Но поскольку в случае с Momentus FDE.2 шифрование осуществляется на аппаратном уровне, то это увеличивает загрузку центрального процессора всего на несколько процентов.

При загрузке TPM-системы пользователь должен ввести свой пароль. Пароль нужен не только для продолжения загрузки, но и для дешифрования данных. Раньше тоже можно было установить пароль в SETUP, без которого невозможна загрузка операционной системы. Но ведь можно было снять жесткий диск и подключить его к другому компьютеру. Если не применялись какие-либо криптографические средства, то считывание информации с жесткого диска не представляло проблем. В случае с TPM, даже если вы снимете HDD и подключите его к другому компьютеру, вы не сможете прочитать информацию, поскольку она зашифрована, а вы не знаете пароля для ее расшифровки.

А что делать, если пользователь забыл пароль? Тогда можно применить главный пароль. А если забыт главный пароль (или вы его попросту не знаете), тогда…

Кроме того, предусмотрена функция crypto-erase, которая предназначена для уничтожения всех данных с жесткого диска. Такая операция необходима при списании винчестера или при передаче его другому пользователю.

Trusted Platform Module

В вычислительной технике, Trusted Platform Module (TPM) - название спецификации, описывающей криптопроцессор , в котором хранятся криптографические ключи для защиты информации, а также обобщенное наименование реализаций указанной спецификации, например в виде «чипа TPM» или «устройства безопасности TPM» (Dell). Раньше назывался «чипом Фрица» (бывший сенатор Эрнест «Фриц» Холлингс известен своей горячей поддержкой системы защиты авторских прав на цифровую информацию, DRM). Спецификация TPM разработана Trusted Computing Group (англ.). Текущая версия спецификации TPM - 1.2 ревизия 116, издание 3 марта 2011.

Краткий обзор

Trusted Platform Module (TPM), криптопроцессор, обеспечивает средства безопасного создания ключей шифрования, способных ограничить использование ключей (как для подписи так и для шифрования/дешифрования), с той же степенью неповторяемости, как и генератор случайных чисел . Также этот модуль включает следующие возможности: удалённую аттестацию, привязку, и надёжное защищённое хранение. Удалённая аттестация создаёт связь аппаратных средств, загрузки системы, и конфигурации хоста (ОС компьютера), разрешая третьему лицу (вроде цифрового магазина музыки) проверять, чтобы программное обеспечение, или музыка, загруженная из магазина, не были изменены или скопированы пользователем (см. ТСЗАП). Криптопроцессор шифрует данные таким способом, что они могут быть расшифрованы только на компьютере, где были зашифрованы, под управлением того же самого программного обеспечения. Привязка шифрует данные, используя ключ подтверждения TPM - уникальный ключ RSA , записанный в чип в процессе его производства, или другой ключ, которому доверяют.

Модуль TPM может использоваться, чтобы подтвердить подлинность аппаратных средств. Так как каждый чип TPM уникален для специфического устройства, это делает возможным однозначное установление подлинности платформы. Например, чтобы проверить, что система, к которой осуществляется доступ - ожидаемая система.

Архитектура TPM

В архитектуре чипа реализованы следующие защитные алгоритмы:

• защищённое управление памятью,
• шифрование шины и данных,
• активное экранирование.

Активное экранирование позволяет чипу детектировать электрическое тестирование и, в случае необходимости, блокировать чип. Кроме того, при изготовлении TPM используются и нестандартные технологические шаги, такие как запутывание топологии слоёв ИС. Эти меры значительно усложняют взлом чипа, увеличивают стоимость взлома, что ведёт к уменьшению потенциальных нарушителей.

Ввод/Вывод (англ. I/O)

Этот компонент управляет потоком информации по шине . Направляет сообщения к соответствующим компонентам. I/O компонент вводит в действие политику доступа, связанную с функциями TPM.

Криптографический процессор

Осуществляет криптографические операции внутри TPM. Эти операции включают в себя:

• Генерация асимметричных ключей (RSA);
• Асимметричное шифрование/расшифрование(RSA);
• Хэширование (SHA-1);
• Генерация случайных чисел.

TPM использует эти возможности для генерации случайных последовательностей, генерации асимметричных ключей, цифровой подписи и конфиденциальности хранимых данных. Также TPM поддерживает симметричное шифрование для внутренних нужд. Все хранимые ключи по силе должны соответствовать ключу RSA длиной 2048 бит.

Энергонезависимая память (англ. Non-Volatile Storage)

Используется для хранения ключа подтверждения, корневого ключа (англ. Storage Root Key, SRK), авторизационных данных, различных флагов.

Ключ подтверждения (англ. Endorsement Key, EK)

Генератор ключей RSA (англ. RSA Key Generator)

Создаёт пары ключей RSA. TCG не накладывает минимальных требований ко времени генерации ключей.

Устройство RSA (англ. RSA Engine)

Используется для цифровых подписей и шифрования. Нет ограничений на реализацию алгоритма RSA. Производители могут использовать китайскую теорему об остатках или любой другой метод. Минимально рекомендуемая длина ключа - 2048 бит. Значение открытой экспоненты должно быть .

Доверенная платформа (англ. The trusted Platform)

В системах TCG корни доверия (roots of trust) - компоненты, которым нужно доверять. Полный набор корней доверия имеет минимальную функциональность, необходимую для описания платформы, что влияет на доверенность этой платформе. Есть три корня доверия: корень доверия для измерений (RTM), корень доверия для хранения (RTS) и корень доверия для сообщений (RTR). RTM - вычислительный механизм, который производит надёжные измерения целостности платформы. RTS - вычислительный механизм, способный хранить хэши значений целостности. RTR - механизм, который надёжно сообщает о хранимой в RTS информации. Данные измерений описывают свойства и характеристики измеряемых компонентов. Хэши этих измерений - «снимок» состояния компьютера. Их хранение осуществляется функциональностью RTS и RTR. Сравнивая хэш измеренных значений с хэшом доверенного состояния платформы можно говорить о целостности системы.

Возможные применения

Аутентификация

TPM может рассматриваться в качестве токена (Security token) аутентификации следующего поколения. Криптопроцессор поддерживает аутентификацию и пользователя, и компьютера, обеспечивая доступ к сети только авторизованным пользователям и компьютерам. Это может использоваться, например, при защите электронной почты, основанной на шифровании или подписывании при помощи цифровых сертификатов , привязанных к TPM. Также отказ от паролей и использование TPM позволяют создать более сильные модели аутентификации для проводного, беспроводного и VPN доступа.

Защита данных от кражи

Это основное назначение «защищённого контейнера». Самошифрующиеся устройства, реализованные на основе спецификаций Trusted Computing Group, делают доступными встроенное шифрование и контроль доступа к данным. Такие устройства обеспечивают полное шифрование диска, защищая данные при потере или краже компьютера.

Преимущества:

• Улучшение производительности

Аппаратное шифрование позволяет оперировать со всем диапазоном данных без потерь производительности.

• Усиление безопасности

Шифрование всегда включено. Кроме того, ключи генерируются внутри устройства и никогда не покидают его.

• Низкие издержки использования

Не требуются модификации операционной системы, приложений и т. д. Для шифрования не используются ресурсы центрального процессора.

Большие перспективы имеет связка TPM+Bitlocker .Такое решение позволяет прозрачно от ПО шифровать весь диск.

Управление доступом к сети (NAC)

TPM может подтверждать подлинность компьютера и даже его работоспособность ещё до получения доступа к сети и, если необходимо, помещать компьютер в карантин.

Защита ПО от изменения

Сертификация программного кода обеспечит защиту игр от читерства , а чувствительные программы наподобие банковских и почтовых клиентов - от намеренной модификации. Сразу же будет пресечено добавление «троянского коня » в инсталлятор свежей версии мессенджера .

Защита от копирования

Защита от копирования основана на такой цепочке: программа имеет сертификат, обеспечивающий ей (и только ей) доступ к ключу расшифровки (который также хранится в TPM’е). Это даёт защиту от копирования, которую невозможно обойти программными средствами.

Реализация

Производители

Уже более 300"000"000 компьютеров были оснащены чипом TPM. В будущем TPM может устанавливаться на такие устройства, как мобильные телефоны. Микроконтроллеры TPM производятся следующими компаниями:

• Sinosun,
• Nuvoton,

Критика

Trusted Platform Module критикуется и за название (доверие - англ. trust - всегда обоюдное, в то время как пользователю-то разработчики TPM и не доверяют), так и за ущемления свободы, связанные с ним. За эти ущемления устройство часто называют Treacherous computing («вероломные вычисления»).

Потеря «владения» компьютером

Владелец компьютера больше не может делать с ним всё, что угодно, передавая часть прав производителям программного обеспечения. В частности, TPM может мешать (из-за ошибок в ПО или намеренного решения разработчиков):

• переносить данные на другой компьютер;
• свободно выбирать программное обеспечение для своего компьютера;
• обрабатывать имеющиеся данные любыми доступными программами.

Потеря анонимности

Достаточно вспомнить споры по поводу идентификационного номера процессора Pentium III , чтобы понять, к чему может привести удалённо читаемый и неизменяемый идентификатор компьютера.

Подавление конкурентов

Программа, ставшая лидером отрасли (как AutoCAD , Microsoft Word или Adobe Photoshop) может установить шифрование на свои файлы, делая невозможным доступ к этим файлам посредством программ других производителей , создавая, таким образом, потенциальную угрозу свободной конкуренции на рынке прикладного ПО.

Поломка

При поломке TPM защищённые контейнеры оказываются недоступными, а данные в них - невосстановимыми. TPM практичен только если существует сложная система резервного копирования - естественно, для обеспечения секретности она должна иметь свои TPM’ы.

Взломы

На конференции по компьютерной безопасности Black Hat 2010 было объявлено о взломе чипа Infineon SLE66 CL PE, изготовленного по спецификации TPM. Данный чип используется в компьютерах, оборудовании спутниковой связи и игровых приставках. Для взлома использовался электронный микроскоп (стоимостью около $70000). Оболочка чипа была растворена кислотой, для перехвата команд были использованы мельчайшие иголки. Infineon утверждают, что они знали о возможности физического взлома чипа. Борчерт (Borchert), вице-президент компании, заверил, что дорогое оборудование и техническая сложность взлома не представляет опасности для подавляющего большинства пользователей чипов.

Доверенный платформенный модуль, или TPM (trusted platform module) - это отдельный микрочип на системной плате компьютера, который выполняет специфический круг задач, связанных с криптографией и защитой компьютера.

Например, с помощью криптопроцессора TPM можно осуществлять шифрование жёсткого диска компьютера. Конечно, это может делать и центральный процессор, но тогда ему придётся выполнять больше задач, и скорость шифрования и расшифрования будет гораздо ниже. Аппаратно реализованное шифрование в модуле TPM происходит практически без потери производительности.

Расшифрование (decryption) иногда некорректно называют дешифрование (deciphering). Разница между ними в том, что при расшифровании вам известен алгоритм и секретный ключ, которым зашифрованы данные, а при дешифровании - нет.

Также TPM может защищать учётные данные и проверять программы, запущенные в системе. Предотвращает заражение руткитами и буткитами (разновидности вредоносных программ, которые проникают в компьютер до загрузки операционной системы или скрывают своё присутствие в системе, и потому не могут быть распознаны системой), следя за тем, чтобы конфигурация компьютера не была изменена без ведома пользователя.

Кроме того, каждый криптографический модуль TPM имеет уникальный идентификатор, который записан прямо в микросхему и не может быть изменён. Поэтому крипточип может использоваться для проверки подлинности при доступе к сети или какому-либо приложению.

TPM может генерировать стойкие ключи шифрования, когда это требуется операционной системе (ОС).

Но прежде чем использовать модуль TPM , его необходимо настроить. Настройка модуля сводятся к нескольким простым действиям.

• Во-первых, чип нужно активировать в BIOS компьютера (если он не активирован).
• Во-вторых, нужно стать его владельцем на уровне операционной системы.

Рассмотрим эти шаги более подробно.

1 Включение модуля TPM в BIOS компьютера

Для включения модуля зайдите в BIOS и перейдите в раздел, связанный с безопасностью. Хотя BIOS может существенно отличаться на разных компьютерах, как правило, раздел с настройками безопасности называется "Security". В этом разделе должна быть опция, которая называется "Security Chip".

Модуль может находиться в трёх состояниях:

• Выключен (Disabled).
• Включён и не задействован (Inactive).
• Включён и задействован (Active).

В первом случае он не будет виден в операционной системе, во втором - он будет виден, но система не будет его использовать, а в третьем - чип виден и будет использоваться системой. Установите состояние «активен».

Тут же в настройках можно очистить старые ключи, сгенерированные чипом.

Очистка TPM может пригодиться, если вы, например, захотите продать свой компьютер. Учтите, что стерев ключи, вы не сможете восстановить данные, закодированные этими ключами (если, конечно, вы шифруете свой жёсткий диск).

Теперь сохраните изменения ("Save and Exit" или клавиша F10) и перезагрузите компьютер.

После загрузки компьютера откройте диспетчер устройств и убедитесь, что доверенный модуль появился в списке устройств. Он должен находиться в разделе «Устройства безопасности».

2 Инициализация модуля TPM в Windows

Осталось инициализировать чип в операционной системе. Для этого нужно открыть оснастку управления модулем TPM . Нажмите кнопки Windows+R (откроется окно «Выполнить»), введите в поле ввода tpm.msc и нажмите «Ввод». Запустится оснастка «Управление доверенным платформенным модулем (TPM) на локальном компьютере» .

Здесь, кстати, можно почитать дополнительную информацию - что такое TPM , когда его нужно включать и выключать, менять пароль и т.д.. Хороший цикл статей, посвящённый TPM, есть на сайте Microsoft .

В правой части оснастки находится меню действий. Нажмите «Инициализировать TPM…». Если эта возможность не активна, значит, ваш чип уже инициализирован. Если он инициализирован не вами, и вы не знаете пароль владельца, то желательно выполнить сброс и очистку памяти модуля, как описано в предыдущем пункте.

Когда запустится мастер инициализации TPM , он предложит создать пароль. Выберите вариант «Автоматически создать пароль».

Программа инициализации модуля TPM сгенерирует пароль. Сохраните его в файле или распечатайте. Теперь нажмите кнопку «Инициализировать» и немного подождите.

По завершении программа сообщит об успешной инициализации модуля. После завершения инициализации все дальнейшие действия с модулем - отключение, очистка, восстановление данных при сбоях, сброс блокировки - будут возможны только с помощью пароля, который вы только что получили.

Теперь действие инициализации стало неактивным, зато появилась возможность отключить TPM, сменить пароль владельца и сбросить блокировку модуля, если это произошло (модуль блокирует сам себя для предотвращения мошенничества или атаки).

Собственно, на этом заканчиваются возможности управления модулем TPM . Все дальнейшие операции, которые будут требовать возможности чипа, будут происходить автоматически - прозрачно для операционной системы и незаметно для вас. Всё это должно быть реализовано в программном обеспечении. В более свежих операционных системах, например Windows 8 и Windows 10, возможности TPM используются более широко , чем в более старых ОС.