Trusted Computing

 

 

 

 

Ein kurzer Spaziergang (45 Minuten)

 

 

 
 

Gerald Himmelein 

c't Magazin für Computertechnik 

Position: bemüht neutral. Wiederkäuer.

Struktur

T* Computing, die Kontroverse

 

Vorstellung der Sicherheitskonzepte

1 - TCPA / TCG

2- Palladium / NGSCB (Microsoft)

3- LaGrande (Intel)

 

Digital Rights Management

Kritiker: Ross Anderson, CCC

 

Das wahre Ziel von Trusted Computing

T* Computing

schon die Bezeichnung ist kontrovers

Trusted Computing

Trustworthy Computing

Treacherous Computing

treacherous: verräterisch, hinterhältig

TCPA

TCPA: Trusted Computing Platform Alliance

Gründung: Oktober 1999

basisdemokratisch: jedes Mitglied hat

mittlerweile 200 Mitglieder

Entscheidungen kommen nur mit Zustimmung aller Mitglieder zustande

TCPA-Standard 1.1 von Juli 2001, 1.1b von Mai 2002

Die TCG

TCG: Trusted Computing Group, offizieller Nachfolger der TCPA

Unmittelbares Ziel: TCPA-Standard 1.2 entwickeln

derzeit 31 Mitglieder

drei Mitgliedsklassen:

  1. Promoters
  2. Contributors
  3. Adopters

Organisationsstrukturen:

TCG: Mitglieder

Promoters

Contributors

TCG: Mitglieder

Adopters

(Quelle: http://www.trustedcomputinggroup.org/about/members)

TCG: Zusätzliche Kategorien

geplant, Umsetzung wahrscheinlich bei nächstem TCG-Meeting

Kategorien ohne Mitgliedsbeitrag

müssen NDA (Non Disclosure Agreement) unterzeichnen

Zero-Fee Liason

Board of Directors entscheidet über Zulassung

Mitgliedschaft in Ausschüssen, kein Stimmrecht (wie Adopters)

TCG: Zusätzliche Kategorien

Advisory

Berater für Board of Directors und Working Groups

Teilnahme an Treffen des Board Of Directors und Member Meetings

(Quelle: Dr. Michael Waidner, IBM / TCG)

TCG: Ziele

Situation (nach Ansicht der TCG)

Bedrohungen des Internet-Zeitalters

(Quelle: Bob Meinschein, Intel / TCG auf TCG-Symposium 7/2003)

TCG: Ziele

Lösung der TCG

Hardware-Chip gegen "Bedrohungen" aus dem Internet

Schutz von Software vor Software

auf deutsch: Schutz des Anwenders vor sich selbst

Konkrete Ziele

  1. Beglaubigung (Attestation) der Systemintegrität gegenüber Dritten
  2. Sicherung von Daten gegen Angriffe
  3. Sicherung von kryptographischen Schlüsseln gegen Angriffe
  4. Bereitstellung kryptographischer Funktionen: Hash, Zufallsgenerator

TCG: Ziele

Einsatzbereiche

Firmen-PCs und -Notebooks (sichere Remote-Anmeldung, kein Spoofing)

mobile Geräte: Handhelds, Laptops, SmartPhones

Grenzen und Besonderheiten

kein Schutz vor Hardware-Angriffen

Bauweise wie SmartCard, aber andere Umsetzung

TCG: Funktionsweise

Trusted Platform Module

Trusted platform Support Service: TSS

Messung der Hardware (Chain Of Trust)

  1. Boot: BIOS lädt CRTM (Core Root Of Trust Measurement)
  2. CRTM kontaktiert TPM
    TPM aus: Fehlermeldung, Boot-Fortsetzung
  3. TPM an: Analyse der berücksichtigten Komponenten
  4. Berechnung der Rechner-Konfiguration (Platform Configuration)
  5. Sicherung eines Hash-Werts (SHA-1) der Konfiguration im TPM

TCG: Das TPM

Anbindung

Southbridge (LPC-Bus) (LPC: Low Pin Count)

BIOS-EEPROM ebenfalls an Southbridge

Anbieter von TPMs nach TCPA 1.1b

(Quelle: c't FAQ, http://www.heise.de/ct/faq/hotline/03/08/03.shtml)

Anbieter von TCPA-PCs nach TCPA 1.1b

TPM: Aufbau

TPM: Aktivierung

Auslieferung in ausgeschaltetem Zustand

Einschalten/Ausschalten nur lokal möglich

temporäre Deaktivierung durch Anwender möglich

kann zurückgesetzt werden

TPM: Herstellung

  1. Herstellung des TPM
  2. Generierung des EK Pair (RSA Endorsement Key, 2048 Bit Länge, RSA)
  3. TPM-Hersteller signiert EK mit Zertifikat (Endorsement Certificate)
  4. Einbau des TPM in Plattform
  5. Plattform-Hersteller signiert Plattform mit Zertifikat (Platform Certificate)

zusätzlich im TPM: Conformity Certificate (PC entspricht TCPA-Spezifikation)

TPM: Schlüsseltransport

Migration

Übertragung auf andere TPMs

Maintenance

Schlüssel sichern und wiederherstellen (bewegen)

TPM: Schlüsseltypen

  1. Non-migratable
  2. Migratable

Non-migratable Keys

Beispiele:

TPM: Schlüsseltypen (2)

Migratable Keys

Beispiele:

TPM: Einsatz

  1. TPM deaktiviert bei Auslieferung
  2. Aktivierung des TPM, (evtl. Installation von Software)
  3. TPM erzeugt AIK (Attestation Identity Key)
  4. AIK dient zur Attestierung der Plattform gegenüber Dritten
  5. EK kommt nicht zum Einsatz, ein oder mehrere AIK repräsentieren User

TPM: Attestation

"Beglaubigung" der Plattform gegenüber Dritten

Attestation in fünf Schritten

  1. AIK Anfrage besteht aus
    • AIK Public Key (im TPM generiert)
    • Endorsement Credential, Platform Credential, Conformance Credential
  2. AIK Anfrage senden an
    • TP: Third Party (Trusted Party) oder
    • Privacy CA
  3. Verifikation der Credentials durch TP (gestohlen?)
  4. TP signiert AIK und schickt ihn an Plattform zurück
  5. Speichern des signierten AIK im TPM

TPM: Attestation (2)

Vorsicht, Missverständnisse!

kein Einsatz des Private EK (Endorsement Key)!

Trusted Party ist nicht die TCG!

AIK nicht zur personenbezogenen Identifikation

mögliche Einsatzzwecke

TPM: Attestation im Einsatz

  1. Plattform fordert Dienst bei Anbieter an [z.B. neue Metallica-Single]
  2. Anbieter verlangt Attestation [Bestätigung der Glaubwürdigkeit]
  3. Plattform signiert Systemkonfiguration (PCR) mit AIK
  4. Anbieter erhält Attestation [mit AIK signiertes PCR]
  5. Anbieter überprüft AIK über Third Party (TP)
    • TP führt schwarze Liste mit ungültigen AIKs / Public EKs
    • TP führt Liste mit zertifizierten AIKs [TP gibt o.k. an Anbieter]
  6. Anbieter überprüft Systemkonfiguration der Plattform [anhand der PCR]
  7. Plattform erhält Zugang zum Dienst [Lizenzierung / Download von Metallica-Single]

PCR: Platform Configuration Register

TCG: Aufgaben des TPM

1. Versiegelung von Dateien (Sealing)

Bindung von Daten an die aktuelle Systemkonfiguration

2. Schutz von Schlüsseln

TPM-gebundene Schlüssel (s.o.)

migrierbare Schlüssel

TCG: Aufgaben des TPM

3. Authentifizierung des Systems (Attestation)

Authentifizierung gegenüber Dritten per

Einsatzzweck: z.B. Authentifizierung gegenüber

4. Zufallsgenerator

Garantie sicherer Zufallszahlen durch Hardware

essentiell zur Generierung sicherer Schlüssel

TCG: populäre Missverständnisse

ist keine SmartCard

keine Zertifizierung von Software oder Betriebssytemen

bestimmt nicht, ob das TPM aktiv ist oder nicht

TCG: populäre Missverständnisse

zertifiziert keine Schlüssel

verwaltet keine Datenbanken

enthält keinen sicheren Timer

TCG: Zusammenfassung

Vier Aufgaben

  1. Daten versiegeln
  2. Schlüssel sicher speichern
  3. Plattform gegenüber Dritten beglaubigen
  4. sichere Zufallszahlen generieren

Komponenten

Hardware: TPM, TCPA-BIOS

Software: CRTM (Core Root Of Trust Measurement), TSS (Trusted platform Support Service)

 

bietet Authentifizierung und Beglaubigung der Plattform, nicht des Anwenders

NGSCB (Palladium)

NGSCB: Next Generation Secure Computing Base

auch: The Architecture Formerly Known At Palladium (TAFKAP)

"It's a funny thing, [...] We came at this thinking about music, but then we realized that e-mail and documents were far more interesting domains."
Bill Gates, zitiert nach Steven Levy

(Quelle: http://cryptome.org/palladium-sl.htm)

Allgemeines

baut auf TCPA auf (TCPA 1.2)

paralleles gesichertes System zur Windows-Umgebung

Kern heißt "Nexus", übernimmt viele TPM-Funktionen in Software

Einführung mit nächster Windows-Version (Longhorn)

NGSCB: Mitglieder

Mitgliederliste

 

 

 

Hardware-Entwürfe zusammen mit

NGSCB: Ziele

Angriffsziele (Threat Model)

Schutz vor Software-Angriffen

Schutz für Anwendungen

Schutz für Daten

Maximale Abwärtskompatibilität

Erhaltung der Abwärtskompatibilität zu allen bisherigen Windows-Anwendungen

"Schutz der Software-Investitionen der Anwender"

Einschränkungen

NGSCB: Ziele

Vier Aufgaben

  1. starker Speicherschutz (Process Isolation)
  2. Beglaubigung (Attestation) *
  3. versiegelter Speicher (Sealed Storage) *
  4. gesicherter Pfad zum Anwender (Trusted Path)

 

* kommt das bekannt vor?

NGSCB: Funktionsweise

Erweiterung der Windows-Architektur

erster Codename war "Vaulted Computing"

Standardmodus wie Windows heute

gesicherter Bereich (Trusted Mode)

NGSCB: Aufbau

Zweiteilung des PC

TCP: Trusted Service Provider

NGSCB: Aufbau

Hardware-Basis

gesicherte Komponenten

NGSCB: Aufbau

Kernelebene

Standardmodus ("Left Hand Side")

gesicherte Komponente

Nexus Mode ("Right Hand Side")

NGSCB: Aufbau

Anwendungsebene

Standardmodus ("Left Hand Side")

Nexus Mode ("Right Hand Side")

NCA Laufzeitbibliothek (Nexus Computing Agent Runtime Library)

NGSCB: Abläufe

Pfad von Anwendung zu NCA

Jeder Austausch zwischen den Modi geht über NexusMgr.sys und NAL ("Porch")

NGSCB: Abläufe

Gesicherte Kanäle

Trusted Input und Secure Video laufen über NexusMgr.sys und NAL ("Porch")

NGSCB: Der Nexus

Laden von alternativen Nexuses möglich

immer nur ein Nexus aktiv

Sicherheitsrichtlinien (Policies)

Policies (XrML) separat vom Nexus

grafischer Policy Editor inklusive

NGSCB: Hardware

Grundlage: Sicherheits-Chip

benötigte Neuerungen

NGSCB: ungelöste Probleme

offene Fragen

Fernwartung

Behindertengerechte Nutzung

Schutz vor Löschung verschlüsselter Daten

Auslagerung geschützten Speichers

NGSCB: ungelöste Probleme

kein Schutz vor Denial-Of-Service-Angriffen gegen den Nexus-Modus

Zertifizierungsstelle für Anwendungen und Policies

nicht in Version 1.0

keine DLLs (Dynamic Link Libraries)

NGSCB: PR und Realität

Sicherung des PCs für neue Einsatzzwecke

"In the face of rapidly maturing business market, Microsoft needs to find a way to persuade consumers to upgrade their PCs. The answer: films, music, and other digital media flowing from one Microsoft device to another."
Jeffrey O'Brien in Wired 07/2003

zentrale Position in mehreren Märkten angestrebt

NGSCB: PR und Realität

SSC ist kein TPM

missverständliche Aussagen von MS

NGSCB wird Raubkopien blockieren

"gestohlene Dinge bleiben gestohlen"

aktuelle Software soll weiterlaufen wie bisher (Grundlage des ganzen Konzepts)

NGSCB kann nicht erkennen, ob Dateien ohne Rechteverwaltung legal oder illegal sind

NGSCB: Zusammenfassung

Bereitgestellte Dienste

  1. starke Isolierung von Prozessen (Strong Process Isolation)
  2. Daten versiegeln (Sealed Storage)
  3. sicherer Pfad von und zu Anwender (Secure Path)
  4. Plattform gegenüber Dritten beglaubigen (Attestation)

Relevanz von NGSCB für Linux

So kann ein gesichertes Subsystem aussehen

von Microsofts Ansatz lernen (Ideen, Fehler)

LaGrande: Jenseits der TCPA-Spec

Intel-Entwicklung

benannt nach kleinem Ort in Oregon (Ortsnamen sind kein Trademark-Risiko)

Hardware-Erweiterungen, um einen sicheren Pfad (Trusted Path) im PC herzustellen

für: CPU, Chipsatz und Plattform

Einführungszeitraum: "next 2-3 years"

(Quelle: Bob Meinschein, Intel; Präsentation auf TCG-Symposium 7/2003)

LaGrande: Ziele

geschützte Ausführung von Code *

Speicherschutz *

Schutz des Grafikkartenspeichers *

geschützte Anbindung von: *

* kommt das bekannt vor?

LaGrande: Funktionsweise

Prozessor (CPU)

Speicher (RAM)

LaGrande: Funktionsweise

Northbridge

(G/MCH: Graphics/Memory Controller Hub)

Southbridge

(ICH: I/O Controller Hub)

LaGrande: Zusammenfassung

Umsetzung der für NGSCB benötigten Hardware-Komponenten

AMD arbeitet an ähnlichem Konzept

NVidia arbeitet an ähnlichem Konzept

DRM: Das D-Wort

"Yes, it will protect movies. Whoopee!"
Bryan Willmann, Microsoft (NGSCB Software Architect)

DRM: Digital Rights Management

DRM-Funktionen nie offiziell dementiert

aber klare Aussagen

TCPA kann einen Anker für DRM-Funktionen legen

EK, non-migratable keys

Kritiker: Ross Anderson

Zusammenfassung von TCG und NGSCB zu "Trusted Computing"

TCG stellt Risiken übertrieben dar

Internationale Probleme

Einsatzbereiche

Kritiker: Ross Anderson

für Unternehmenskunden uninteressant

Vertrauenswürdig für Dritte

Wer kontrolliert einen "Trustworthy PC"?

Abschiebung der Zertifizierung auf Dritte

Umgehung kartellrechtlicher Probleme

Anbieter von digitalen Inhalten entscheiden über Vertrauenswürdigkeit

Kontrolle entsteht aus der Software

Kritiker: Ross Anderson

Einschränkung des Wettbewerbs

"Complex pricing and aftermarket control may now become even easier for vendors to implement, thanks to the introduction of 'Trusted Computing'."
Ross Anderson, Trusted Computing and Competition Policy

Trusted Computing (TC) fördert "Lock-in"

Verknüpfung von TC mit DRM

Kritiker: Chaos Computer Club

Katalog mit vier Forderungen für TCG

überreicht auf CeBIT 2003 an IBM, Konter von TCG/IBM formell überreicht am 2.7.2003

1. vollständige Kontrolle des Anwenders über alle Schlüssel

Zugriffsmöglichkeit auf alle Schlüssel im TPM, inkl. EK und SRK

"Der Anwender soll selber entscheiden können, wessen Schlüssel auf seinem Rechner für welchen Zweck benutzt wird."

2. keine verborgenen Kanäle zur Schlüsselübertragung

Schutz vor Covert Channels (Informationslecks)

Problem: nicht auf den ersten Blick als Kommunikationskanäle erkenntlich

Kritiker: Chaos Computer Club

3. Schlüsselübertragung auf andere Rechner ermöglichen

Schlüssel müssen stets übertragbar bleiben

keine Non-Migratable Keys

keine neue Freischaltung von Software bei Rechner-Umzug

4. transparente Zertifizierungsmechanismen

"Ein grundlegender Mechanismus bei TCPA beruht auf Zertifikaten."

Bekanntgabe der Bedingungen zur Zertifikatausstellung

Missbrauchspotential durch unfaire Preispolitik oder Verweigerung

(Quelle: http://www.ccc.de/digital-rights/forderungen)

Anregungen zur Diskussion

Warnung vor Paranoia

Es passiert nie alles, was möglich wäre (Neutronenbombe gegen Irak?)

Kritik und Diskussion hängt bisweilen an Unterstellungen und Hypothesen fest

TCPA <> Palladium

TCG und Microsoft argumentieren mit diffuser Bedrohung, Kritik muss daher differenzierter sein

"IBM is committed to enabling Linux as an operating system that exploits trusted platforms."

(Quelle: IBM-Präsentation vom TCG Symposium, Berlin)

Das wahre Ziel von TC

GELD VERDIENEN!

TCG benötigt neue Hardware

Mainboard mit TPM, TCPA-BIOS

LaGrande benötigt neue Hardware

Mainboard mit Intel-Chipsatz und Prescott-CPU

TPM, Prozessor, Northbridge, Southbridge, [Authentifizierung]

NGSCB benötigt neue Hardware

TPM, Prozessor, Grafikkarte, Northbridge, Southbridge

vertrauenswürdige Eingabegeräte, USB-Hub, [Authentifizierung]

Ende des Vortrags

Sie haben überlebt:

Trusted Computing

Ein langer Spaziergang

 
 

Gerald Himmelein

c't Magazin für Computertechnik

 
 

Online-Version: http://www.heise.de/ct/Redaktion/ghi/

 
 

(Diese Präsentation entstand komplett ohne Open Source Software. Skandal.)