La arquitectura rentable de TPM

La generación actual de TPM (versión 1.2) es un chip que generalmente se monta en la superficie de la placa base de un PC o se integra en una PCB personalizada. El proceso TPM informa del estado del sistema, desde el momento del encendido hasta la ejecución de aplicaciones en un sistema operativo gráfico moderno.

La monitorización tiene usos limitados, pero combinada con el control de acceso a información confidencial basado en la monitorización del estado, facilita la implementación de numerosas prácticas de seguridad. Por ejemplo, si un PC se inicia con solo ciertas aplicaciones instaladas, el TPM podría otorgar acceso al almacenamiento de datos y a las claves de cifrado para el correo electrónico seguro.

Además, el TPM puede gestionar conexiones de terceros, ya sea el propietario de un dispositivo que desee gestionarlo de forma remota o un fabricante que lo ceda a un tercero no confiable. Para garantizar la disponibilidad y proteger contra fallos del equipo, el TPM puede gestionar la migración de datos entre dispositivos de confianza y permitir el uso de terceros como intermediarios de privacidad o migración.

Al crear los datos, se pueden designar como migrables o no migrables, según el modelo de protección requerido.

En resumen, el TPM facilita a los diseñadores de sistemas operativos la protección contra atacantes que puedan tener acceso a los equipos físicos de sus entornos (por ejemplo, sustituyendo un disco duro).

Una arquitectura rentable

La arquitectura y el formato de datos de TPM se diseñaron para lograr la funcionalidad deseada. Si bien puede resultar complicado para las empresas integrar el hardware en miles de computadoras y otros dispositivos, TPM es una solución de cifrado económica que se puede implementar fácilmente con un impacto mínimo en el presupuesto de la empresa.

Por ejemplo, usar un cifrado totalmente asimétrico sería una opción más rentable, aunque un algoritmo de cifrado simétrico, como un cifrado por bloques, sería más adecuado. Por lo tanto, un TPM solo necesita contener un acelerador de exponenciación modular RSA y no una implementación de AES o 3DES.

Obviamente, puede almacenar cualquiera de estos tipos de claves, pero en su lugar, las claves simétricas se sellan a una configuración y se liberan para su uso en una configuración de sistema operativo confiable. Esto significa que los formatos de almacenamiento interno de datos de TPM están limitados por el tamaño máximo de datos que se pueden cifrar mediante operaciones RSA de una longitud de clave determinada. Como resultado, se aprovecha la eficiencia del cifrado asimétrico, manteniendo al mismo tiempo la compatibilidad con el cifrado simétrico.

Pero, ¿cómo gestiona el TPM la inyección de claves falsas? Dado que la parte pública de la clave de almacenamiento estará disponible para todos, la capacidad de insertar claves falsas puede parecer irrelevante (al fin y al cabo, no puede acceder a las claves de almacenamiento existentes que rigen el contenido protegido), pero es crucial, ya que , sin ella, sería posible crear una clave designada como no migrable (que nunca se puede eliminar de un TPM específico) y, sin embargo, con un valor conocido por el atacante. Si un proveedor de contenido publicara contenido que se protegería con esta clave, se produciría una brecha de seguridad.

Para solucionar este problema, cada estructura de datos en la TPM está firmada con una "Prueba TPM", que en esencia es una función hash secreta especial que se compara con una clave raíz RSA existente en un registro especial.

Así, aunque un atacante pueda acceder a la clave pública , no podrá conocer la prueba TPM, necesaria para acceder a los datos. En esencia, el criptosistema asimétrico se convierte en uno simétrico, con una clave compuesta formada por la mitad privada de la clave de almacenamiento raíz y la prueba TPM.

Un TPM suele programarse con algoritmos de hash criptográficos de alto rendimiento, generalmente SHA-1 . Mediante los valores del Registro de Configuración de Plataforma (PCR), el algoritmo cifra aún más la clave y, de alguna manera, "extiende" los valores para mejorar la seguridad. Esto también impide la modificación de datos, la identificación de claves y mejora el encadenamiento de comandos. El hash de los parámetros de comando junto con el valor secreto de prueba del TPM puede ser muy útil al considerar el encadenamiento de comandos en un TPM, ya que crea una cadena de capacidad de 160 bits que los atacantes no pueden falsificar. Esto puede generar mejoras significativas en el rendimiento para la migración de terceros. Por ejemplo, cuando el certificado de autenticación y autorización es producido por un tercero y procesado por el TPM.

Esto introduce algunas disminuciones en el rendimiento en aras de la autenticación, ya que, para protegerse de la posibilidad de ataques maliciosos en esta situación, se debe verificar un certificado de migración antes de que se transfiera cada clave.

Este problema se resuelve con TPM Proof, que puede ejecutar una única comprobación utilizando la cadena de compatibilidad, lo que puede hacer que las cosas sean mucho más rápidas.

El diseño físico de estos chips también es un factor crucial para su seguridad y rentabilidad. Dado que fueron diseñados para ser una solución económica, aunque la seguridad del sistema está bien pensada, no protege contra algunos ataques y sí contra otros.

Una de las debilidades más importantes de la plataforma TPM es su vulnerabilidad física. La mayoría de los TPM solían ser desmontables de las placas base, lo que planteaba muchas dudas sobre la seguridad de un dispositivo físicamente extraíble; ahora, por lo general, están integrados a la placa base. Extraer un chip soldado de un dispositivo puede parecer sencillo, pero es responsabilidad de la organización implementar sistemas de seguridad como controles de acceso, tarjetas inteligentes y otros procedimientos para garantizar que solo el personal autorizado tenga acceso a las máquinas. Si una persona malintencionada accediera al dispositivo, además de extraerlo, poco más sería posible; sin embargo, se han propuesto otras formas de vulnerar los TPM.

Estas distintas formas incluyen el uso de una simulación de reinicio, memoria de doble puerto o la modificación de las señales del bus. Próximamente se lanzarán nuevas tecnologías de chips que mejorarán aún más la seguridad en este sentido. Sin embargo, dado que los ataques al hardware son poco frecuentes, la atención principal sigue centrada en la seguridad del software y el firmware de estos dispositivos, por lo que sacrificar la seguridad física no es necesariamente una mala idea. La integridad del sistema operativo es el factor dominante en los modelos de amenazas propuestos cuando se implementan TPM. La monitorización del estado del hardware, junto con una mayor seguridad del sistema operativo, trabajando conjuntamente, puede ayudar a prevenir ataques de rootkits y troyanos.

El único aspecto donde la arquitectura TPM se ha arriesgado al buscar un equilibrio entre coste y funcionalidad es la privacidad. Las características arquitectónicas sofisticadas existen exclusivamente para permitir que los servicios en línea utilicen TPM sin comprometer la privacidad del usuario. Esto funciona mediante un sistema de identidades seudónimas que se pueden gestionar localmente y registrar con terceros de confianza (autorizados a no revelar la identidad del usuario).

Se ha diseñado una implementación de un protocolo de verificación de conocimiento cero para que un TPM pueda certificar una configuración específica sin revelar su identidad a nadie. Este protocolo, de alta tecnología, impide la filtración de cualquier información de identificación y demuestra el firme compromiso del diseñador con la privacidad. Si bien el dispositivo es económico, garantiza la máxima seguridad en operaciones privadas.

La única salvedad que debe tenerse en cuenta es que la inclusión de características arquitectónicas avanzadas no significa necesariamente que las aplicaciones y los sistemas vayan a aprovechar estas características; en última instancia, dependerá de si el proveedor de servicios en línea final tiene incentivos económicos para proteger la privacidad del usuario y dispone de los servicios necesarios para ejecutar estas características avanzadas.

Espacio de aplicación TPM

Muchos portátiles modernos ya tienen módulos de plataforma segura integrados; sin embargo, el chip permanece inactivo por defecto y debe habilitarse (normalmente en la BIOS) antes de que pueda comenzar a monitorizar.

Dado que el usuario medio no necesitará procedimientos de seguridad sofisticados, corresponde a la organización o al usuario con conocimientos técnicos habilitar la monitorización del hardware. Una vez activada, el software, como el de cifrado de disco Microsoft BitLocker, incluido en las versiones profesionales y empresariales de Windows, puede configurarse para usar el TPM para el almacenamiento seguro de las claves criptográficas de nivel superior.

Si bien BitLocker se ha convertido en la forma más común de cifrado de escritorio, las funciones más avanzadas del TPM, como la atestación remota, solo pueden aprovecharse realmente con un sistema operativo diseñado específicamente para ello. Las nuevas versiones de Windows podrían incorporar nuevas funciones, pero esto conlleva vulnerabilidades no probadas. En resumen, si el código de confianza tiene errores, la atestación remota no sirve de nada.

Para que la atestación remota tenga sentido, se requiere un sistema operativo más parecido a SE Linux. Si se pudiera crear un sistema operativo y desarrollar un entorno de trabajo utilizable para la informática de escritorio, habría muchas medidas de seguridad. La plataforma podría restringir la instalación solo al software aprobado, utilizando una lista predeterminada de operaciones permitidas, para ayudar a eliminar muchas vías que un virus podría tomar. Este es un caso de uso comúnmente previsto para el TPM: ayudar a los administradores de sistemas de TI en grandes corporaciones a mantener las estaciones de trabajo de los usuarios bloqueadas contra manipulaciones no autorizadas. Ya sea un virus o un programa aparentemente inofensivo instalado por un usuario, se requiere una administración estricta para prevenir brechas.

Un nuevo caso de uso cada vez más frecuente para los TPM es la monitorización y la seguridad de los ordenadores integrados en teléfonos móviles, a medida que sus plataformas se vuelven más complejas. Curiosamente, si bien el impulso por proteger el software de bajo nivel en la plataforma se ve indudablemente favorecido por el TPM, la programabilidad y la interactividad del usuario no se ven tan afectadas, ya que estas funciones están migrando a capas de software cada vez más altas, como JavaScript y los servicios web interactivos, todos los cuales serán compatibles con un móvil moderno.

El éxito del microcontrolador seguro TPM se debe en gran medida a la colaboración abierta entre los principales fabricantes de hardware y software de TI, como Microsoft, Intel, Infineon, IBM y Sun Microsystems. Encryption Consulting ofrece formación para comprender mejor los componentes de hardware y software de estos procesos.

Por ejemplo, la creación de una infraestructura de clave pública (PKI) con máquinas que utilizan TPM integrados es fundamental para una infraestructura robusta en cualquier empresa. Sin embargo, no necesariamente las grandes empresas serán las que más se beneficien; lo esencial para el sector de las TI es que esta seguridad asistida por hardware esté disponible para empresas más pequeñas e incluso para particulares.

Conclusión

Así pues, nos espera un futuro prometedor, tanto en ordenadores de sobremesa como en computación integrada y ubicua, gracias a la tecnología TPM, que permite un almacenamiento seguro de claves y un mayor desarrollo web.