Введение

Технология, разработанная и продвигаемая Trusted Computing Group. Trusted Computing (TC) – это технология, разработанная и продвигаемая Trusted Computing Group. Термин заимствован из области доверенных систем и имеет специализированное значение, отличное от области конфиденциальных вычислений. С помощью Trusted Computing компьютер будет последовательно вести себя предсказуемым образом, и такое поведение будет обеспечиваться аппаратным и программным обеспечением компьютера. Некоторые научные публикации используют кавычки при упоминании этой технологии. Сторонники Trusted Computing, такие как International Data Corporation, Enterprise Strategy Group и Endpoint Technologies Associates, утверждают, что эта технология повысит безопасность компьютеров, снизит их уязвимость к вирусам и вредоносному ПО и, следовательно, сделает их более надежными для конечных пользователей. Они также утверждают, что Trusted Computing позволит компьютерам и серверам обеспечить более высокий уровень компьютерной безопасности, чем доступно в настоящее время. Противники часто утверждают, что эта технология будет использоваться главным образом для обеспечения соблюдения политик управления цифровыми правами (ограничений, налагаемых на владельца), а не для повышения компьютерной безопасности. Армия США требует, чтобы каждый новый приобретаемый компьютер был оснащен модулем доверенной платформы (TPM). По состоянию на 3 июля 2007 года то же самое относится и практически ко всему Министерству обороны США.

Ключ к заверению

Ключ подтверждения представляет собой 2048-битную пару ключей RSA – открытый и закрытый – которая генерируется случайным образом на чипе в процессе производства и не может быть изменена. Закрытый ключ никогда не покидает чип, а открытый ключ используется для аттестации и шифрования конфиденциальных данных, отправляемых на чип, например, при выполнении команды TPM TakeOwnership. Этот ключ позволяет выполнять безопасные транзакции: каждый модуль доверенной платформы (TPM) должен уметь подписывать случайное число (чтобы владелец мог доказать, что у него подлинный доверенный компьютер), используя специальный протокол, разработанный Trusted Computing Group (протокол прямой анонимной аттестации), для обеспечения соответствия стандарту TCG и подтверждения своей подлинности. Это делает невозможным запуск безопасной транзакции с доверенной стороной для программного эмулятора TPM, использующего недоверенный ключ подтверждения (например, самостоятельно сгенерированный). TPM должен быть спроектирован таким образом, чтобы извлечение этого ключа аппаратным анализом было затруднено, однако высокая устойчивость к взлому не является обязательным требованием.

Ограничение памяти

Заслоняние памяти расширяет стандартные методы защиты памяти, обеспечивая полную изоляцию конфиденциальных областей памяти, например, участков, содержащих криптографические ключи. Даже операционная система не имеет полного доступа к заслоненной памяти. Конкретные детали реализации зависят от производителя.

Закрытое хранение

Запечатанное хранилище защищает конфиденциальную информацию, привязывая её к информации о конфигурации платформы, включая используемое программное и аппаратное обеспечение. Это означает, что данные могут быть раскрыты только для конкретной комбинации программного и аппаратного обеспечения. Запечатанное хранилище может использоваться для обеспечения защиты DRM. Например, пользователи, хранящие на своем компьютере песню, на прослушивание которой не была приобретена лицензия, не смогут её воспроизвести. В настоящее время пользователь может найти песню, прослушать её, отправить другому человеку, воспроизвести в выбранном программном обеспечении или создать резервную копию (и в некоторых случаях использовать программы для её дешифровки). Альтернативно, пользователь может использовать программное обеспечение для изменения DRM-рутин операционной системы, чтобы она, например, передала данные песни после получения временной лицензии. При использовании запечатанного хранилища песня надежно зашифрована с помощью ключа, привязанного к доверенному платформенному модулю, так что воспроизвести её сможет только оригинальный и неповрежденный музыкальный проигрыватель на компьютере пользователя. В этой DRM-архитектуре это также может помешать пользователям слушать песню после покупки нового компьютера или обновления компонентов текущего, если только не будет получено явное разрешение от поставщика песни.

Удостоверение дистанционно

Удаленная аттестация позволяет авторизованным сторонам обнаруживать изменения на компьютере пользователя. Например, компании-разработчики программного обеспечения могут выявлять несанкционированные изменения в программном обеспечении, включая модификации, вносимые пользователями для обхода ограничений коммерческих цифровых прав. Это работает следующим образом: аппаратное обеспечение генерирует сертификат, содержащий информацию о текущем исполняемом программном обеспечении. Компьютер может предоставить этот сертификат удаленной стороне, чтобы подтвердить, что программное обеспечение не было изменено. Для различных компьютерных архитектур, включая Intel, RISC V и ARM, предложено множество схем удаленной аттестации. Обычно удаленная аттестация комбинируется с шифрованием с открытым ключом, чтобы информация, отправленная в процессе аттестации, могла быть прочитана только теми программами, которые ее запросили, а не посторонними лицами. Вернемся к примеру с песней: музыкальный проигрыватель пользователя может отправлять песню на другие устройства, но только если они могут подтвердить, что на них запущена авторизованная копия программного обеспечения музыкального проигрывателя. В сочетании с другими технологиями это обеспечивает более строгий контроль над доступом к музыке: зашифрованный ввод/вывод предотвращает запись песни пользователем во время ее передачи в аудиоподсистему, блокировка памяти не позволяет сбросить данные в обычные файлы диска во время обработки, защищенное хранилище ограничивает несанкционированный доступ к песне при сохранении на жестком диске, а удаленная аттестация предотвращает доступ к песне неавторизованного программного обеспечения, даже при использовании на других компьютерах. Для сохранения конфиденциальности участников аттестации было предложено решение Direct Anonymous Attestation, использующее схему групповой подписи для предотвращения раскрытия личности отдельных подписантов. Proof of Space (PoS) было предложено для обнаружения вредоносного ПО путем определения, пуст ли кэш L1 процессора (то есть, достаточно ли в нем места для выполнения рутины PoSpace без промахов кэша) или содержит ли он рутину, которую не удалось вытеснить.

Известные применения

Продукты Microsoft Windows Vista, Windows 7, Windows 8 и Windows RT используют модуль Trusted Platform для обеспечения работы BitLocker Drive Encryption. Другие известные приложения с шифрованием в реальном времени и использованием защищенных анклавов включают в себя мессенджер Signal и государственную немецкую службу электронных рецептов ("E Rezept").

Управление цифровыми правами

Trusted Computing позволит компаниям создать систему управления цифровыми правами (DRM), которую будет очень сложно обойти, хотя и не невозможно. Например, при скачивании музыкального файла, запечатанное хранилище может быть использовано для предотвращения открытия файла неавторизованным проигрывателем или на другом компьютере. Удаленная аттестация позволит разрешить воспроизведение только тем музыкальным проигрывателям, которые соблюдают правила звукозаписывающей компании. Музыка будет воспроизводиться из защищенной памяти, что не позволит пользователю создать неограниченную копию файла во время воспроизведения, а безопасный ввод/вывод предотвратит перехват сигнала, передаваемого в звуковую систему. Для обхода такой системы потребуется либо манипулирование аппаратным обеспечением компьютера, перехват аналогового (и, следовательно, ухудшенного по качеству) сигнала с помощью записывающего устройства или микрофона, либо взлом системы безопасности. Технология может способствовать развитию новых бизнес-моделей использования программного обеспечения (сервисов) через Интернет. Усиление системы DRM позволит создать бизнес-модель, основанную на аренде программ на определенный срок или модели оплаты по мере использования. Например, можно будет скачать музыкальный файл, который можно будет воспроизвести лишь ограниченное количество раз, после чего он станет неработоспособным, или использовать файл только в течение определенного периода времени.

Предотвращение мошенничества в онлайн-играх

Trusted Computing может быть использована для борьбы с читерством в онлайн-играх. Некоторые игроки изменяют копию своей игры, чтобы получить несправедливое преимущество; удаленная аттестация, защищенный ввод-вывод и экранирование памяти могут быть использованы для проверки, что все игроки, подключенные к серверу, запускают оригинальную версию программного обеспечения.

Проверка удаленных вычислений для сетевых вычислений

Доверенные вычисления можно использовать для гарантии того, что участники системы распределённых вычислений возвращают результаты вычислений, которые они заявляют, а не подделывают их. Это позволило бы выполнять крупномасштабное моделирование (например, климатическое) без дорогостоящих повторных вычислений для обеспечения того, чтобы злоумышленники не искажали результаты с целью получения желаемого итога.

Управление цифровыми правами

Одной из ранних мотиваций для доверенных вычислений было стремление медиа- и программных корпораций к более строгой технологии DRM для предотвращения свободного распространения и использования потенциально защищенных авторским правом или личных файлов без явного разрешения. Например, если пользователь загружает музыкальный файл от группы, звукозаписывающая компания может установить правила использования музыки этой группы. Например, они могут ограничить воспроизведение файла до трех раз в день без дополнительной оплаты. Кроме того, они могли бы использовать удаленную аттестацию, чтобы отправлять свою музыку только на музыкальный проигрыватель, который соблюдает их правила: запечатанное хранилище не позволило бы пользователю открыть файл в другом проигрывателе, не соблюдающем эти ограничения. Защита памяти от копирования помешала бы пользователю создать неконтролируемую копию файла во время воспроизведения, а безопасный вывод предотвратил бы перехват сигнала, отправляемого в звуковую систему.

Пользователи не могут изменить программное обеспечение

Пользователь, желающий перейти на конкурирующую программу, мог обнаружить, что новой программе будет невозможно прочитать старые данные, так как информация окажется "заблокированной" в старой программе. Это также может лишить пользователя возможности читать или изменять свои данные, кроме как в тех случаях, которые специально разрешены программным обеспечением.

Пользователи, не имеющие возможности воспользоваться законными правами

Закон во многих странах предоставляет пользователям определенные права на данные, авторские права на которые им не принадлежат (включая текст, изображения и другие медиафайлы), часто под такими заголовками, как добросовестное использование или общественные интересы. В зависимости от юрисдикции, это может охватывать такие вопросы, как раскрытие информации общественно значимыми лицами, представление доказательств в суде, цитирование или другое небольшое использование, создание резервных копий принадлежащих пользователю медиафайлов и создание копии принадлежащего пользователю материала для личного использования на других принадлежащих ему устройствах или системах. Действия, подразумеваемые в концепции доверенной среды выполнения, на практике препятствуют пользователям в реализации этих законных прав. Или приводят к недоступности сервера, порой без какой-либо компенсации. В качестве альтернативы, в некоторых случаях поставщик отказывается предоставлять услуги в будущем, что делает приобретенный материал пригодным только для использования на текущем и все более устаревающем оборудовании (пока оно не выйдет из строя), но не на каком-либо оборудовании, которое может быть приобретено в будущем. Сторонники доверенной среды выполнения полагают, что возможность отмены владельцем ограничений подрывает доверие к другим компьютерам, поскольку удаленная аттестация может быть подделана владельцем. Предоставление владельцу возможности отмены ограничений обеспечивает преимущества безопасности и принудительного исполнения для владельца устройства, но не позволяет ему доверять другим компьютерам, поскольку их владельцы могут отказаться от правил или ограничений на своих собственных компьютерах. В этом сценарии, как только данные отправлены на чужой компьютер, будь то дневник, музыкальный файл с DRM или совместный проект, этот другой человек контролирует, какую защиту, если таковая имеется, его компьютер будет применять к своей копии этих данных. Это может подорвать применение доверенной среды выполнения для обеспечения DRM, предотвращения читерства в онлайн-играх и подтверждения удаленных вычислений для распределенных вычислений.

Потеря анонимности

Поскольку компьютер, оснащенный Trusted Computing, способен однозначно удостоверять свою собственную личность, поставщикам и другим лицам, обладающим возможностью использовать функцию аттестации, станет возможным с высокой степенью уверенности установить личность пользователя программного обеспечения с поддержкой TC. Такая возможность зависит от разумной вероятности того, что пользователь в какой-то момент предоставит идентифицирующую информацию, будь то добровольно, косвенно или просто путем вывода из множества, казалось бы, безобидных фрагментов данных (например, записи поиска, как показано на примере изучения утечки записей поиска AOL). Один из распространенных способов получения и связывания информации – регистрация компьютера пользователем сразу после покупки. Другой распространенный способ – предоставление пользователем идентифицирующей информации на веб-сайте аффилированного лица поставщика. Хотя сторонники TC утверждают, что онлайн-покупки и кредитные транзакции потенциально могут стать более безопасными благодаря возможности удаленной аттестации, это может привести к утрате пользователем компьютера ожиданий анонимности при использовании Интернета. Критики указывают на то, что это может негативно сказаться на свободе политической речи, на возможности журналистов использовать анонимные источники, на практике разоблачений, политическом блогинге и других областях, где обществу необходима защита от преследования посредством анонимности. Спецификация TPM предлагает функции и рекомендуемые реализации, призванные решить проблему анонимности. Используя сторонний орган сертификации конфиденциальности (PCA), информация, идентифицирующая компьютер, может храниться у доверенной третьей стороны. Кроме того, использование прямой анонимной аттестации (DAA), представленной в TPM v1.2, позволяет клиенту выполнять аттестацию, не раскрывая никакой персональной или машинной информации. Тип данных, которые необходимо предоставить TTP для получения доверенного статуса, в настоящее время не вполне ясен, однако сама TCG признает, что «аттестация является важной функцией TPM с существенными последствиями для конфиденциальности». Однако ясно, что в TTP (v1.1b) может быть предоставлена как статическая, так и динамическая информация о компьютере пользователя (Ekpubkey), а также неясно, какие данные будут предоставляться «верификатору» в соответствии с v1.2. Статическая информация однозначно идентифицирует платформу, модель, детали TPM и соответствие платформы (PC) спецификациям TCG. Динамическая информация описывается как программное обеспечение, работающее на компьютере. Еще одна проблема заключается в том, что технические спецификации все еще меняются, поэтому неясно, какая является стандартной реализацией доверенного стека.

Отчуждение от конкурентных продуктов

Люди выразили опасения, что технология доверенной вычислительной среды может быть использована для ограничения или воспрепятствования пользователям в запуске программного обеспечения, разработанного компаниями, не входящими в небольшую отраслевую группу. Microsoft столкнулась с большим количеством негативных публикаций в связи с архитектурой программного обеспечения Palladium, что вызвало такие комментарии, как: "Малочисленные проекты, так и не реализованные, вызвали больший страх и неопределенность, чем Microsoft Palladium", "Palladium – это заговор с целью захвата киберпространства" и "Palladium не позволит нам запускать какое-либо программное обеспечение, не одобренное лично Биллом Гейтсом". Опасения по поводу использования доверенной вычислительной среды для вытеснения конкурентов существуют в более широком контексте обеспокоенности потребителей практикой объединения продуктов с целью сокрытия цен и осуществления антиконкурентной деятельности.

Доверие

В широко используемой криптографии с открытым ключом создание ключей может осуществляться на локальном компьютере, и создатель имеет полный контроль над тем, кто имеет к ним доступ, а следовательно, и над собственной политикой безопасности. В некоторых предлагаемых криптографических чипах при производстве в аппаратное обеспечение постоянно встраивается пара закрытого/открытого ключей, и производители оборудования получают возможность записывать этот ключ, не оставляя никаких следов. С помощью этого ключа можно получить доступ к зашифрованным с его помощью данным и аутентифицироваться от его имени. Производителю было бы легко предоставить копию этого ключа правительству или производителям программного обеспечения, поскольку платформа должна пройти ряд этапов для работы с аутентифицированным программным обеспечением. Таким образом, чтобы доверять чему-либо, аутентифицированному или зашифрованному с помощью TPM или доверенного компьютера, конечному пользователю необходимо доверять компании-производителю чипа, компании-разработчику чипа, компаниям, которым разрешено создавать программное обеспечение для этого чипа, а также способности и заинтересованности этих компаний не скомпрометировать весь процесс. В 2010 году компания Gemalto, производитель SIM-карт, подверглась проникновению американских и британских спецслужб, что привело к компрометации безопасности сотовых звонков. Также критически важно, чтобы можно было доверять правильности реализации стандартов доверенной вычислительной среды производителями оборудования и разработчиками программного обеспечения. Неправильная реализация может быть скрыта от пользователей и, таким образом, подорвать целостность всей системы, не будучи обнаруженной.