TPM 2.0规范解读系列——Part 1体系结构第（六）读：TPM控制域
前言
TPM 2.0第1部分包含对TPM属性、功能和方法的叙述描述。
本篇主要基于TPM 2.0规范Part 1的第13章（TPM Control Domains）的内容，对TPM的控制域进行解读。
文章目录
- 前言
- 一、介绍
- 二、控件
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- 1.平台控件（Platform Controls）
- 2.所有者控件（Owner Controls）
- 3.隐私管理员控件（Privacy Administrator Controls）
- 三、主种子授权（Primary Seed Authorizations）
- 四、锁定控件（Lockout Control）
- 五、TPM所有权（TPM Ownership）
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- 1.获取所有权（Taking Ownership）
- 2.释放所有权（Releasing Ownership）
- 总结
一、介绍
有三个实体控制着TPM：平台固件（platform firmware）、平台所有者（platform Owner）和隐私管理员（Privacy Administrator）。
提示：这三个实体（角色）是有别于普通用户的“特殊身份”。
这三个实体中的每一个都有自己的控制域。 在该域中保留给该实体的TPM资源。 每个实体通过使用特定于域的授权值对其域进行控制。
平台固件定义的NV空间有一个额外的控制参数phEnableNV。 当phEnableNV置位（SET）时，平台固件定义的NV空间是可访问的。 当phEnableNV清除（CLEAR）时，平台固件定义的NV空间无法访问。 这允许独立控制平台固件层次结构及其NV空间。 例如，平台层次结构可以被禁用，同时仍然允许访问平台固件NV空间。
二、控件
平台固件、平台所有者和隐私管理员都由一个授权值和一个授权策略来控制TPM的某些部分，包括一个特定的Primary Seed(参见第14章)。 每个域的授权、策略和Primary Seed是:
- 平台固件：platformAuth/platformPolicy/PPS
- 所有者：ownerAuth/ownerPolicy/SPS
- 隐私管理员：endorsementAuth/endorsementPolicy/EPS
与每个层次结构相关联的是一个逻辑开关(即“enable”)，它决定是否启用层次结构。 这些使能是p
hEnable（平台层次结构使能）、shEnable（存储层次结构使能）和ehEnable（背书层次结构使能）。
当对层次结构的启用设置为SET (1)，并且规范表明可以使用授权值对操作进行授权时，允许使用相应的策略。 例如，当phEnable是SET且platformAuth允许时，也可以使用platformPolicy。
当一个层次结构的enable为CLEAR时，相应的authValue和authPolicy都不能授权操作。
两种授权类型(值和策略)和关联的层次结构启用的交互旨在提供一组灵活的控件。 Table 2显示了控件组合。
TPM2_HierarchyChangeAuth()可以更改与层次结构相关联的authValue，但只有在该层次结构被启用的情况下。 层次结构的authPolicy或authValue都可以用来授权修改authValue。
1.平台控件（Platform Controls）
平台固件对TPM进行全面的控制，并且平台所有者或隐私管理员可以使用TPM。 平台固件假定由平台制造商提供，并执行硬件管理，为操作系统(操作系统可能由不同的供应商提供)使用做准备。 在某些系统中，平台固件会在加载操作系统后运行。 通常需要这个固件来确保系统的安全性。
平台制造商决定是否可以禁用平台对TPM的使用。 平台禁用TPM的方法与平台制造商相关。
平台控件允许进行以下操作，而普通TPM用户无法进行这些操作：
- TPM NV存储分配；
- PCR配置；
- 控制任何密钥层次的可用性；
- 修改PPS、SPS和EPS，重置关联的授权值和策略。
如前所述，phEnable门同时使用platformAuth/platformPolicy和PPS层次结构。 当phEnable为CLEAR时，需要一个_TPM_Init来SET它。
在任何_TPM_Init上，设置phEnable以确保平台可以在TPM初始化期间使用TPM。
在TPM复位或TPM重启时，platformAuth设置为EmptyAuth, platformPolicy设置为Empty Policy。
2.所有者控件（Owner Controls）
所有者可用的TPM控件是平台可用控件的子集。包括：
- TPM NV存储分配
- 控制任何存储层次的可用性
shEnable门使用了ownerAuth/ownerPolicy和SPS层次结构，ownerAuth和ownerPolicy值是持久的。 当SPS改变时，它们被设置为标准的初始化值(TPM2_Clear()): ownerAuth设置为EmptyAuth, ownerPolicy设置为Empty Policy。 它们可以通过指定的命令显式地更改。
3.隐私管理员控件（Privacy Administrator Controls）
隐私管理员可以控制背书层次结构和隐私敏感数据的报告。
隐私管理员使用endorsementAuth和endorsementPolicy来进行控制。 隐私管理员的控制范围比平台固件和所有者的控制范围更有限。
需要endorsementAuth或endorsementPolicy的情况如下：
- 在背书层次结构中创建Primary Objects时，和
- 在控制背书层级的可用性时。
其他可能被认为是隐私敏感的操作需要使用背书层次结构中的对象。 例如，由TPM对TPM对象进行认证会产生一个数据结构，其中的数据可以允许对象之间的相互关联。 除非认证密钥在背书层次结构中，否则该数据将被模糊化。 TPM的隐私管理员需要管理背书层次结构中对象的创建，以确保这些对象的使用符合它们的隐私策略。
ehEnable门使用endorsementAuth/endorsementPolicy和EPS层次结构。 另外，当SPS发生变化时，会将EPS层次结构中的对象从TPM中清除，并创建新的EPS对象(即Primary Objects)。
注：清除层次结构是必要的，以确保新的所有者不会滥用前一个所有者创建的对象，并且属于前一个所有者的对象不会损害新的所有者。
ehEnable在每次TPM2_Startup(TPM_SU_CLEAR)时(即TPM Reset或TPM Restart)或SPS改变时(TPM2_Clear())设置。 ehEnable可以使用背书授权或平台授权进行CLEAR。 当ehEnable为CLEAR时，可以使用平台授权SET。
注：如果提供了适当的授权，TPM2_HierarchyControl()将SET或CLEAR ehEnable。
endorsementAuth和endorsementPolicy值是持久的。 当SPS (TPM2_Clear())或EPS(TPM2_ChangeEPS())被更改时，它们被设置为标准的初始化值：endorsementAuth被设置为EmptyAuth, endorsementPolicy被设置为Empty Policy。 它们可以通过指定的命令显式地更改。
三、主种子授权（Primary Seed Authorizations）
使用主种子创建主对象需要使用与主种子相关联的授权：PPS的平台授权、SPS的所有者授权和EPS的背书授权。
四、锁定控件（Lockout Control）
需要一个TPM来实现锁定机制，以防止所谓的“字典攻击”，即攻击者尝试许多授权值，直到其中一个成功。 字典攻击保护对于使用人工输入进行授权的安全设备(如智能卡)来说很常见。 人工授权来源的熵可能太小，无法防止自动攻击，因此需要防止快速猜测值的逻辑。
当使用字典攻击锁定防止使用某些资源被使用时，设置一个重置锁定的秘密值是有帮助的。 TPM将秘密值存储为lockoutAuth。 或者，可以使用策略(lockoutPolicy)重置锁定。
当执行TPM2_Clear()时，lockoutAuth值重置为EmptyAuth, lockoutPolicy重置为EmptyBuffer。
只有提供lockoutAuth的当前值时，才可以修改lockoutAuth (使用TPM2_HierarchyChangeAuth())。 LockoutPolicy可以使用TPM2_Set PrimaryPolicy()来修改。
五、TPM所有权（TPM Ownership）
1.获取所有权（Taking Ownership）
获得TPM的所有权是为ownerAuth、endorsementAuth和lockoutAuth插入授权值的过程。
已清除TPM (TPM2_Clear())的ownerAuth、endorsementAuth和lockoutAuth值设置为EmptyAuth，其ownerPolicy、endorsementPolicy和lockoutPolicy值设置为Empty Buffers。 操作系统需要更改这些值，并代表平台所有者管理它们。
2.释放所有权（Releasing Ownership）
TPM2_Clear()从TPM中清除当前的Owner。 一个持久的TPM控件(TPMA_PERMANENT.disableClear)控制TPM2_Clear()是否有效。 如果disableClear是CLEAR，那么TPM2_Clear()可以使用平台授权或锁定授权进行授权。 如果控件是SET，则TPM2_Clear()不起作用。
TPMA_PERMANENT.disableClear可以使用platformAuth/ platformPolicy进行SET或CLEAR，使平台能够在需要时启用TPM2_Clear()的执行。
TPM2_Clear()指示TPM进行如下操作：
- 刷新与SPS或EPS层次结构相关的任何瞬态或持久对象(PPS对象不受影响)；
- 释放任何没有TPMA_NV_PLATFORMCREATE属性SET的NV索引位置；
- 设置shEnable和ehEnable为TRUE；
- 设置ownerAuth, endorsementAuth和lockoutAuth为EmptyAuth；
- 设置ownerPolicy, endorsementPolicy和lockoutPolicy为空策略；
- 用RNG的新值替换现有的SPS；
- 重新计算shProof和ehProof。
总结
以上就是今天要讲的内容。本文介绍实体的控件和控制域，实体通过控件可以实现一些普通用户无权进行的操作。实体包括平台（Platform）、所有者（Owner）和隐私管理员（Privacy Administrator），实体通过相对应的控件对平台所有权进行获取和释放，以达到控制TPM资源的目的。
下一篇我们介绍主种子（Primary Seeds，Part 1体系结构第14章）。