#129 - Was bedeutet TPM?

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Die Abkürzung TPM steht für Trusted Platform Module. Es handelt sich hierbei um einen Mikrochip, der Computer oder ähnliche Geräte um grundlegende Sicherheitsfunktionen erweitert, um die Plattformintegrität sicherzustellen. Sobald es auf einem System installiert ist, dient es zur sicheren Hinterlegung von Schlüsseln, Passwörtern und digitalen Zertifikaten, um eine Plattform-Validierung zu ermöglichen, eine zentrale Vertrauensbasis einzurichten und die Voraussetzungen für das Management von Anwender-Legitimationen zu schaffen. Außerdem lässt sich mit dem TPM verifizieren, dass an der Hardware keine Veränderungen vorgenommen wurden und am BIOS keine Manipulationen erfolgt sind.

TPM-Chips werden grundsätzlich nach der TCG-Spezifikation entwickelt. Die TCG-Spezifikation basiert auf einem offenen herstellerneutralen Industriestandard, der durch die Trusted Computing Group, einer Non-Profit-Organisation von Firmen, für das Trusted Computing entwickelt, definiert und gefördert wird.

Das TPM ist laut TCG-Spezifikation ein passives Modul. Das bedeutet, dass jede Aktion einer TPM-Komponente von außerhalb des TPM über eine entsprechende Schnittstelle angestoßen werden muss. Auf den ersten Blick ist es mit einer Chipkarte vergleichbar. Das heißt es enthält unter anderem logische Einheiten, Speicherbereiche und einen Ein-/Ausgabekanal. Der signifikante Unterschied besteht jedoch darin, dass ein TPM-Chip an eine Plattform bzw. ein System gebunden ist, wogegen eine Chipkarte in aller Regel einen einzigen Besitzer hat.

Die Sicherheitsfunktionen, die die TPM-Module bieten, sind umfassend. Dazu zählen:

Versiegelung, Auslagerung, Bescheinigung, Schutz für kryptografische Schlüssel und sicherer Zufallsgenerator.

  • Mit der Verschlüsselung, die auch als Sealing bezeichnet wird, können Daten an das Gerät verbunden verschlüsselt werden. Die krypotgrafischen Schlüssel werden direkt im TPM Modul abgelegt. Damit wird die Sicherheitsfunktion 'Schutz für kryptografische Schlüssel' implementiert. Vor einem Hard- oder Softwareangriff sind die Schlüssel so sehr weitreichend geschützt.
  • Durch die als Binding oder Wrapping bezeichnete Auslagerung lassen sich Schlüssel auf externe Speicher exportieren, wodurch die Zahl der Schlüssel bei TPMs nahezu unbegrenzt ist.
  • Mittels Remote Attestation oder Bescheinigung sichert die Technik einer entfernten Partei Fähigkeiten und Zustand des Systems zu. Meist kommen dafür das Privacy CA (Trusted Third Party) Verfahren oder die Direct Anonymous Attestation zum Einsatz.
  • Über das Sicherheitsfeature sicherer Zufallsgenerator garantiert Ihnen das TPM gemäß der TCG-Spezifikation einen zuverlässigen Zufallsgenerator bereitzustellen, der für eine sichere Verschlüsselung unabdingbar ist.

Außerdem sind im Trusted Platform Module diverse Zertifikate und Schlüsselpaare enthalten, die zum einen die Korrektheit des Herstellungsprozesses bestätigen sollen und zum anderen das Modul eindeutig identifizieren und zum Verschlüsseln oder digitalen Signieren von Daten dienen.

  • Endorsement Zertifikat — Dieses Zertifikat bestätigt die Echtheit des TPM. Genaugenommen wird sichergestellt, dass das TPM von einem autorisierten Hersteller bereitgestellt wurde. Das TPM wird in dem Zertifikat durch ein 2048 Bit langes Schlüsselpaar, dem sog. Endorsement Key, eindeutig repräsentiert.
    • Dieses Schlüsselpaar wird entweder bei der Herstellung des TPM-Chips vom Hersteller erzeugt oder erst zu einem späteren Zeitpunkt im Chip gebildet. In beiden Fällen verlässt der Endorsement Key das Trusted Platform Module niemals. Der Endorsement Key wird verwendet, um sog. Attestation Identity Keys, kurz AIK zu erzeugen.
    • Der Attestation Identity Key schützt das Gerät gegen unautorisierte Firmware und modifizierte Software. Dafür wird ein Hash kritischer Sektionen der Firmware oder der Software erstellt, bevor sie ausgeführt wird. Will sich das System mit einem Netzwerk verbinden, werden diese Hash-Werte zu einem Server geschickt, der sie mit gespeicherten, legitimen Daten abgleicht. Wurden Teile seit dem letzten Start modifiziert, schlägt die Überprüfung fehl und das jeweilige System erhält keinen Zugriff aufs Netzwerk.
  1. Platform Zertifikat — Das Plattform-Zertifikat wird vom Hersteller der Plattform — also etwa eines PCs, Laptops oder Mobiltelefons — ausgestellt. Es bestätigt, dass alle Plattform-Komponenten der TCG-Spezifikation genügen und dass die Plattform ein gültiges Trusted Platform Module enthält. Es wird also bescheinigt, dass das aktuelle System eine vertrauenswürdige Plattform darstellt.
  2. Conformance Zertifikat — Dieses Zertifikat bestätigt, dass das TPM-Design in der Plattform der TCG-Spezifikation genügt und das TPM korrekt implementiert ist.
  3. Validation Zertifikat — Dieses Zertifikat stellt für Komponenten oder Komponentengruppen wie beispielsweise Grafikkarten oder Eingabegeräte die Übereinstimmung und Korrektheit der Implementierung gegenüber der TCG-Spezifikation sicher.

Die genannten Zertifikate dienen dem Nachweis der Vertrauenswürdigkeit des Computersystems im Auslieferungs- bzw. Herstellungszustand. Alle entsprechenden Schlüssel befinden sich an ausgezeichneten Speicherplätzen innerhalb des TPMs.

Neben diesen Zertifikaten und Schlüsseln enthält jedes Trusted Platform Module einen eindeutigen Storage Root Key, kurz SRK.

  • Der SRK dient zur Ableitung weiterer Schlüssel, so dass eine Schlüssel-Baumstruktur entsteht. Die Blätter dieses Baumes werden zur Verschlüsselung von Daten herangezogen. Der SRK wird erzeugt, sobald die Plattform durch ihren Eigentümer in Besitz genommen wird.

Als weitere fundamentale Basiskomponenten des Trusted Platform Module sind die Roots of Trust zu nennen.

  • Die Roots of Trust for Measuring Integrity Metrics (RTM) sind für das Messen und Aufzeichnen von bestimmten sicherheitsrelevanten Zuständen und das Protokollieren der Zustände im Trusted Platform Module verantwortlich. Durch die Roots of Trust wird sichergestellt, dass sich das Computersystem in einem vertrauenswürdigen Nachfolgezustand befindet, wenn eine das System verändernde Aktion ausgeführt wurde. In einem PC heißt die RTM auch CRTM.

Bevor wir nun zum Ende unseres heutigen Podcast kommen, möchte ich kurz die wichtigsten Punkte noch einmal zusammenfassen.

Mit einem Trusted Platform Modul können Sie ihre Geräte wie Mainboards von PCs, Notebooks und Mobiltelefone um grundlegende Sicherheitsfunktionen erweitern. Zusammen mit einem angepassten Betriebssystem und einer geeigneten Software erstellen Sie mit einem Trusted Platform Modul eine Trusted Computing Plattform. Diese ermöglicht eine weitreichende und umfangreich konfigurierbare Zugriffs- und Verwendungskontrolle, die typischerweise in Bereichen wie dem Lizenzschutz und dem Datenschutz genutzt wird. TPM-Chips stellen Ihnen verschiedene Sicherheitsfunktionen bereit um die Plattformintegrität zu gewährleisten.

Kurzum: Auf ein TPM kann immer dann zurückgegriffen werden, wenn es gilt, sichere kryptografische Operationen durchzuführen und/oder ein sicheres Speichermedium bereitzustellen.

Kontakt: Ingo Lücker, ingo.luecker@itleague.de

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