一、以自主密碼為基礎構建可信計算標準體系
從密碼的角度來看，實際上可信計算晶片就是一個集成了多種密碼算法的密碼晶片，裡面主要是放了一些像背書密鑰和身份證實密鑰。「可信計算」到底「信」什麼？實際上就「信」密碼。因此，可信計算的標準必須從密碼入手，構建可信計算標準體系建設。
可信體系的密碼不僅僅是算法，包括密碼算法的配置，密碼算法的使用，密碼協議，密鑰管理，證書配置，證書管理，而且必須將可信體系密碼納入到國家商用密碼管理體系中才能夠真正保障我國的國家安全。
沈昌祥院士在2005年牽頭，與北工大、聯想、瑞達、華大、中興集成等單位成立了可信計算密碼支撐平臺標準聯合工作組，工作目標是制定可信計算平臺密碼方案，打好可信計算標準創新基礎，確保中國可信計算技術的自主、可控和可持續發展。
2006年3月，國家密碼管理局為「聯合工作組」正式下達任務，編寫「可信計算平臺密碼規範」和「可信計算平臺密碼測評規範」，這兩個規範的完成將為可信計算標準打下堅實基礎。
沈院士為聯合工作組提出了三個設計原則，得到國家管理機構的認可。這三個原則是：以密碼技術為基礎，密碼必須是自主創新的，體系必須創新；保護國內企業利益，體現國內產業需求；要遵守密碼管理條例，體現我國密碼優勢。
2006年8月完成了可信計算平臺密碼方案，並完成了「可信計算平臺密碼規範」和「可信計算平臺密碼測評規範」的編寫任務。
二、國際可信計算規範的密碼方案局限性
TCG（可信計算組織）推出了以TPM1.0為主的可信計算標準規範。從密碼角度分析，由於一些非技術原因和兼容性性問題，這些規範的密碼存在很大的局限性，主要體現在如下四個方面：
1.公鑰密碼算法只採用了RSA，雜湊算法只支持SHA1系列，迴避了對稱密碼，由此導緻密鑰管理和密碼協議的設計複雜化，並給協議安全性帶來新的威脅；
2.證書管理方面，配置了五種數字證書，但這些證書的管理非常複雜，在實際產品中很難實現，並不能為用戶保證可信計算環境，且證書的過多使用可能會引入了新的不安全因素；
3.授權協議設計複雜，且功能重疊，且存在同步安全問題；
4.密鑰管理單獨採用非對稱密碼，使得管理複雜，且影響到效率。
三、我國可信計算平臺密碼方案
我國的可信計算密碼方案採取了多種密碼機制，包括對稱密碼、非對稱密碼和雜湊算法等密碼算法和相應協議，可信平臺實現了平臺自身的完整性、身份可信性和數據安全性等可信功能。
1.密碼算法
密碼方案中的雜湊算法從TCG的SHA1修改為SCH。這主要是考慮到算法的安全性考慮。雜湊算法分為消息預處理和消息迭代處理，經預處理的消息分組長度為512比特，雜湊值長度為256比特。雜湊算法對系統完整性直到至關重要的作用，支撐著平臺完整性度量以及數據保護協議等重要功能。
密碼方案中的非對稱密碼算法用ECC實現，以獲得更高的安全性和性能，也增加其適應性。橢圓曲線密碼算法使用Fp上的ECC國家標準算法，密鑰位長為m（m=256）。ECC用於身份認證時的籤名，完整性度量報告，以及和密鑰遷移中的加解密。可信計算平臺中可信計算晶片的計算資源、存儲資源和帶寬資源十分有限，所以更有必要採用ECC作為非對稱密碼實現認證、籤名等功能。從理論上分析，可信計算晶片可以生成並管理非常多的對稱密鑰和非對稱密鑰，所以RSA替換為ECC，可以大大提高效率並節省密鑰存儲空間。
平臺數據加密保護採用SMS4對稱分組加密算法，密鑰長度128比特，明文分組長度128比特，密文分組長度128比特。對稱密碼的缺失，造成密鑰管理、數據加密和授權協議的複雜性和低效率，同時也造成了很多威脅安全的環節。我國可信計算密碼方案的創新正是建立了對稱與非對稱相結合的密碼體制。
2.密鑰配置
TCG規範中列出了7種密鑰，密鑰的劃分是從密鑰的使用屬性和存儲管理的角度提出，常常出現種類交叉。TCG規範中沒有專門對密鑰的層次關係進行系統的說明。
我國可信計算方案根據密鑰的使用範圍，把可信計算平臺的密鑰劃分為密碼模塊密鑰EK、平臺身份密鑰、平臺加密密鑰、存儲主密鑰、應用類密鑰。最突出的特點是引進了平臺加密密鑰的概念，這是適應了雙證書體制後的創新。由於有了平臺加密密鑰，所以才能保證平臺之間或者應用之間比較方便且安全地遷移密鑰。
3.證書配置
TCG證書配置和管理非常複雜，在實際產品中很難實現，並不能為用戶保證可信計算環境，且證書的過多使用可能會引入了新的不安全因素，針對這種情況，我國可信計算密碼方案提出了新的可信計算平臺證書配置方案，使用了籤署證書和平臺身份證實證書兩種證書。取消可信平臺認證證書等屬性證書。
平臺證書採用「雙證書」機制，即，平臺證書包含平臺身份證書和平臺加密證書。平臺身份證書用於平臺身份的證明。平臺加密證書執行加密運算，用於平臺間密鑰遷移以及其它敏感數據的交換保護。
4.授權協議
TCG的主規範中詳細描述了授權數據管理方法及相應的授權協議。這也是規範中的難點。我國的可信計算密碼方案是在分析TCG授權數據管理基礎上，根據用戶實際需求提出了新的授權數據管理方法，利用了授權數據列表方式解決了密鑰更新的同步問題，同時基於這種新的授權管理可以重新設計授權協議，將OIAP協議和OSAP兩種授權協議統一為一種協議，從而簡化協議的實現。
新的授權數據管理方法的思想是：一個授權數據對應多個實體，授權數據與實體分開存放，所有實體對象與其對應的授權數據形成一個授權數據列表，該列表由SMK加密存儲在可信晶片外部，配合授權數據列表的雜湊值，可以解決同步問題。
四、我國可信計算密碼方案的特點
我國的可信計算平臺密碼方案定位於為平臺自身的完整性、身份認證和數據保護提供密碼支持，強調從可信「源頭」實現自主可控，與國際可信計算組織TCG所提出的方案相比較，採用了國家密碼標準的密碼算法，在密碼算法強度、授權協議安全性以及可信支撐安全功能等多個方面都具有明顯優勢。集中體現了以下六個特點：
一是基於密碼技術構建可信計算體系結構。二是密鑰存儲保護採用主密鑰機制，主密鑰使用對稱密鑰。三是密碼算法全部採用國家自主的算法。四是修改了對象授權數據的存儲方式，提供更加靈活的對象與相應授權數據的對應關係。五是自主設計了授權和傳輸保護協議。六是簡化了證書管理和密鑰管理。
了解信息安全動態，解讀信息安全事件
歡迎關注《中國信息安全》雜誌官方公眾號：chinainfosec