基于嵌入式ARM平台的可信计算的实现

目前市场上的TPM芯片主要应用在PC终端上，但是随着嵌入式系统的不断发展，TPM在嵌入式系统上的应用也越来越广，程序员在编写可信计算应用程序的时候，其切入点应该是TSS，本文就TPM和TSS的概念、TSS在ARM平台上的移植、调用TSS的API编写应用程序以及如何与TPM进行交互做了详细的介绍，最终实现了在嵌入式ARM平台上的可信计算。
TPM芯片结构和TSS体系结构概述


图1 TPM芯片结构
TPM芯片里的资源是有限的，它仅仅对外提供了一些基本的功能接口。为了充分应用TPM的内部功能，需要在TPM外部套接一个可信计算软件栈TSS，TSS作为可信计算平台上TPM的支持软件，其规范定义了一种能够让访问TPM变得简单和直接的体系结构。本文构建的嵌入式平台为三星的ARM9TDMI-S3C2410处理器，TPM芯片为Atmel公司的AT97SC3204T。
由图2可知，TSS的运行模式分为两种：用户模式和内核模式。用户模式下，通常根据用户的要求来加载和执行用户应用程序和服务，有时候这些用户应用程序和服务也可以作为启动服务被载入。在内核模式下，通常运行设备驱动和 *** 作系统的核心组件。

图2 TSS体系结构
TSS由三个逻辑组件构成：TCG设备驱动程序库（TCG Device Driver Library，TDDL）、TSS核心服务（TSS Core Services，TCS）、TCG服务提供者（TCG Service Provider，TSP）。
TDDL提供了一个与TPM设备驱动程序进行交互的API的库，用来打开和关闭TPM设备驱动程序（TPM Device Driver）、发送和接收数据块、查询设备驱动程序的属性、取消已经提交的TPM命令。TCS层主要用来管理TPM的资源，提供了一个TPM命令数据块产生器和一个全局的密钥存储设备。TSP层通过共享对象或动态链接库直接被应用程序调用。
TSS的工作流程如下：应用程序的命令参数通过接口TSPl发送到TSP，TSP通过处理后传送给TCS，TCS将接收到的请求转化为TPM能够识别的字节流，通过TDDL和TDD传给TPM，然后反向经TDDL、TDD、TCS、TSP传回应用程序。
TSS在ARM上的移植
本文所使用的宿主机 *** 作系统为Fedora，交叉编译工具为arm-linux-gcc。
TSS在ARM上的移植分为3部分：交叉编译OpenSSL、交叉编译TSS、制作包含TSS的文件系统。在交叉编译TSS之前，先交叉编译安装OpenSSL，因为交叉编译TSS的时候需要用到其中的libcrypto库文件，其流程如图3所示：

图3 TSS在ARM上的移植过程
交叉编译OpenSSL
本文所使用的OpenSSL具体版本为1.0.0，在交叉编译之前需要进行如下 *** 作：
（1）配置：在对OpenSSL1.0.0进行配置时需要指定其安装路径，在后面配置TSS时需要调用OpenSSL安装路径里的库文件，并且需要指定交叉编译工具，具体命令如下：
$/config--prefix=/usr/local/openssl os/compiler:arm-linux-gcc
其中--prefix=/usr/local/openssl指定安装的路径，
os/compiler:arm-linux-gcc指定编译器arm-linux-gcc；
（2）修改Makefile，里面对应的部分需要修改为:
CC=arm-linux-gcc
EX_LIBS=-ldl
AR=arm-linux-ar $(ARFLAGS) r
RANLIB=arm-linux-ranlib
交叉编译TSS