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可信计算驱动的企业云内部通信身份验证与签证协议
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更新于2024-08-13
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本文主要探讨了在企业云环境中如何利用可信计算技术来解决部门间通信中身份认证缺失的问题。作者提出了基于可信云vTPM(虚拟可信平台模块)架构的创新企业云签证协议设计,这一设计的核心是vAIK(虚拟可信密钥)签证协议。vAIK签证协议旨在建立vTPM与企业云内部各部门终端之间的可靠身份关联,并确保vTPM的签名能力具有法律效力。在vAIK签证过程中,云平台对报告进行签名,确保了报告的来源真实性和完整性。同时,设计了vTPM远程证明协议,通过云平台和vTPM的联合签名,验证消息发送方的身份,增加了额外的安全层。 为了增强报告的实时性和防伪,论文中引入了随机数机制,这使得每一份报告都是独一无二的,难以被篡改。在整个过程中,SVO(Signature Verification Object)逻辑被用来对vTPM证书签证和远程证明协议进行严格的证明与分析。SVO逻辑是一种用于验证数字签名的有效工具,它通过验证签名者的公钥、签名算法以及签名的有效性,确保通信双方的身份和消息的完整性。 通过对vTPM证书签证和远程证明协议的深入设计和分析,研究者得出结论,这一基于可信计算的企业云签证协议能够在实际应用中有效地解决部门间通信的身份认证问题,达到了预期的设计目标。这项工作不仅填补了企业云内部安全领域的空白,也为其他组织提供了一种可行的身份验证方案,对于提升云计算环境下的安全性具有重要意义。此外,该研究还得到了国家自然科学基金的资助,体现了其学术价值和社会应用价值的双重认可。
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收稿日期:20190111;修回日期:20190308 基金项目:国家自然科学基金资助项目
作者简介:孙浩男(1993),男(通信作者),甘肃临洮人,硕士研究生,主要研究方向为可信计算、云计算、信息安全等(shn4166@163.com);鹤
荣育(1966),男,河南郑州人,教授,硕导,博士,主要研究方向为可信计算、云计算、信息安全等.
基于可信计算的企业云签证协议设计与证明
孙浩男
,鹤荣育
(信息工程大学,郑州 450001)
摘 要:为解决当前企业云内部部门之间通信时缺乏身份认证的问题,提出基于可信计算的企业云签证方法与
协议,并对其进行证明和分析。在可信云 vTPM架构基础上,通过设计 vAIK签证协议,建立 vTPM与企业云部门
终端之间的身份对应关系并保证了
vTPM签名能力的合法性。通过设计 vTPM远程证明协议使得企业云内部通
信时的消息发送方身份可验。
vAIK签证过程中的报告由云平台签名、远程证明过程中的报告由云平台和 vTPM
共同签名以保证消息发送方的身份真实性,并在 vAIK签证和远程证明过程中加入随机数保证报告新鲜性。最
后使用 SVO逻辑对 vTPM证书签证和远程证明协议进行了证明与分析,结果表明该设计能够达到理想目标。
关键词:签证协议;可信云;企业云;远程证明;SVO逻辑
中图分类号:TP309.2 文献标志码:A 文章编号:10013695(2020)07042212606
doi:10.19734/j.issn.10013695.2019.01.0019
Designandproofofenterprisecloudcertificationprotocol
basedontrustedcomputing
SunHaonan
,HeRongyu
(PLAInformationEngineeringUniversity,Zhengzhou450001,China)
Abstract:Inordertosolvetheproblemoflackingidentityauthenticationinthecommunicationbetweentheinternaldepart
mentsoftheenterprisecloud,thispaperproposedtheenterprisecloudcertificationmethodandprotocolbasedontrustedcom
puting
,andanalyzeditwithproof.BasedonthetrustedcloudvTPMarchitecture,thispaperdesignedthevAIKcertificationpro
tocoltoestablishtheidentityrelationshipbetweenthevTPM andtheenterpriseclouddepartmentterminal,andguaranteedthe
legalityofvTPM signaturecapability.ThispaperalsodesignedthevTPM remoteattestationprotocoltomakethemessagesen
der
’sidentityverifiableintheinternalcommunicationoftheenterprisecloud.ThecloudplatformsignedthereportinthevAIK
certificationprocess,andthecloudplatformandvTPM jointlysignedthereportintheremoteattestationprocesstoensurethe
authenticityofmessagesender’sidentity.Atthesametime,random numbersinthevAIKcertificationandremoteattestation
processcouldguaranteethefreshnessofthereport.Finally,itusedtheSVOlogictoproveandanalyzethevTPMcertificateand
remoteattestationprotocol.Theresultsshowthatthedesigncanachievethedesiredobjective.
Keywords:certificationprotocol;trustedcloud;enterprisecloud;remoteattestation;SVOlogic
0 引言
云计算增强了计算资源的利用率,提供强大的隔离能力,
能够同时为多个用户提供不同服务。可信计算技术基于可信
平台模块(
trustedplatform module,TPM),为平台提供软、硬件
保护机制,保障计算平台的完整性。通过虚拟化技术同可信计
算结合,建立可信云平台,可为虚拟机提供完整性保护机制和
密码服务
[1]
。企业云是一种基于云计算理念的企业管理模
式,企业团队利用云中心的后台海量计算和存储能力为其提供
服务。企业团队只需关注自身的业务,运维工作可转交给云服
务商来负责。在企业云中,通常由虚拟机构成单个部门,当部
门之间传输数据或者向管理部门虚拟机报告消息时,接收方需
要明确发送方的环境安全性和具体身份。企业使用可信云架
构能够增强安全性,但目前的可信云方案对于虚拟机之间消息
传递时缺乏身份认证,尚未针对企业云的需要进行改进。
可信云虚拟化
TPM(virtualTPM,vTPM)方案
[2]
主要是通
过虚拟化技术将平台 TPM虚拟化成多个 vTPM为虚拟机提供
完整性保护。以 XEN虚拟化平台为例,vTPM 可信云平台架
构
[2]
如图 1所示。其中 dom0为特权域,在 XEN启动时首先被
加载;
vTPM实例与客户虚拟机一一对应并为其提供 与 物 理
TPM相同的功能,如完整性度量、密码服务等;vTPM管理器运
行于特权域 dom0中,负责在其上层创建和管理 vTPM实例,并
通过前后端驱动机制提供虚拟机和 vTPM的交互。
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图 1 vTPM可信云平台架构
Fig.1 vTPM trustedcloudplatformarchitecture
作为可信云平台的核心组件 vTPM,除了为其构建自底而
上的信任链外,还需要构建证书链,使得
vTPM的身份签名密
钥(virtualattestationidentitykey,vAIK)合法。当前 vTPM证书
链的构建主要有三种方式:a)EKvEKvAIK
[2]
,vTPM生成背书
密钥 vEK和 vAIK,由平台物理 TPM的 EK为 vTPM签发 vEK
第 37卷第 7期
2020年 7月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol37No7
Jul.2020
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