专利名称：一种插座式可信计算机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种插座式可信计算机，属于信息安全领域的可信计算方向。
技术背景
随着互联网的普及，物联网、云计算等新技术的风起云涌，人们对数字内容的需求 和依赖越来越大，如何便捷、安全、可靠的获取、管理、传输这些数字信息变得日益重要。我 们急迫的需要一种新的计算平台来取代笨重、不安全、高耗能的PC机和笔记本来完成这些 工作。
目前国外已经存在一种插座式计算机，它主要特点是1、小巧，它可以直接插入日 常家庭的壁式插座；2、低功耗，它整体功耗保持在5W。它的主要缺点是安全性不高，只能 应用于面向日常家庭的数字媒体和网络服务。它在系统设计时没有考虑安全性，使其无法 应用于安全性较高的领域。发明内容
强化插座式计算机的安全性，克服嵌入式平台上固有的安全性弱的缺点，使其可 以应用于安全性较高的领域。
为达到以上目的，本发明在插座式计算机上引入PC机的可信计算理论。基于可 信平台模块(TPM)，以安全操作系统为核心，通过信任域的不断扩展来保证计算机系统的安全。
本发明的有益效果是，在保持插座式计算机小巧、低功耗等特点的基础上，加入可 信计算技术，使得插座式可信计算机成为一种新型的嵌入式可信计算平台。
图1为本发明所描述的插座式可信计算机的硬件系统原理图。
图2为本发明所描述的插座式可信计算机与TPM芯片的整合方案。
图3为本发明所描述的插座式可信计算机的接口转换和安全保护电路(ITFP)的 设计图。
图4为本发明所描述的插座式可信计算机的软件系统原理图。
具体实施方式
1、在图1中，描述了插座式可信计算机的硬件系统原理。本发明选用Marvell公 司的高性能ARMADA 310S0C芯片作为主处理器，外部扩展了常见外设接口 ；通过自主开发 的基于FPGA的接口转换和安全保护电路(ITFP)模块完成TPM模块的LCP与ARMDA 310的 SPI接口的信号转换，同时它还提供对NANDFlash的地址空间保护功能，使得受保护的空间 只读和不可擦除。
2、在图2中，描述了插座式可信计算机与TPM芯片的整合方案，实现计算机的可信启动。
启动的具体过程为
①系统加电后，TPM先启动并自检；
②自检完毕后，接口转换和安全保护电路(ITFP)读取B00TR0M里的Bootloader 至TPM里进行完整性验证；
③完整性校验通过后，ITFP建立ARM与B00TR0M的实际连接，TPM发送许可信号给 ARM处理器，Bootloader开始启动；
④校验出错则将系统复位。
3、在图3中，描述了自主开发的接口转换和安全保护电路(ITFP)的设计原理。它 具有两个功能
①TPM模块的LCP与ARMDA 310的SPI接口的信号转换。
通过总线周期模拟的方法生成特殊的SPI总线信号，完成LCP总线到SPI总线的 信号转换，以完成可信的启动的过程
②保护NANDFlash重要的地址空间。
通过实时的总线信号分析，检查NANDFlash的写操作和擦除操作，使得受保护的 地址空间变成只读和不可擦除性。
4、在图4中，描述了插座式可信计算机的软件系统原理，软件设计上操作系统采 用自主开发的可信微内核结构，微内核的设计有助于模块间的隔离，位于内核的模块拥有 最高的内核态，只有它可以直接管理底层硬件操作、调度核外模块，拥有最高权限。微内核 的设计结合TPM的安全功能应用，有效增强了插座式可信计算机的安全性。
自主开发的可信软件栈(trusted software stack, TSS)是为TPM提供支持的软 件，自下至上分别为TDDL、TCS和TSP。TDDL是TPM的驱动程序库，直接操作底层硬件，并向 上提供标准接口 ；TCS是TSS核心服务，运行于内核模式，通过与底层TDDL通信，向上提供 TPM芯片的基本功能接口，同时也提供诸如密钥管理等更为复杂的功能；TSP为TSS服务提 供者，位于TSS的最上层，它为应用程序提供了调用接口，使应用程序可以更加方便地利用 安全芯片提供的功能实现所需要的安全特性。将TPM的支撑软件融入微内核结构的可信操 作系统，是插座式可信计算机软件核心部分。软件总体结构主要包括可信操作系统和运行 在其上的可信应用程序构成，可信操作系统由可信微内核和服务层组成，微内核则分为精 简内核层和内核部件层。操作系统内精简内核层、内核部件层、服务层分别运行于不同的系 统权限，以增强系统的安全性。由于TPM是安全管理的核心，将直接与底层TPM硬件打交道 的驱动程序库TDDL置于操作系统中最为核心的精简内核层，与部件管理、CPU调度、初级中 断管理、时钟管理、初级存储管理等一起，具有最高系统权限，一般进程无权访问；TCS核心 服务与高级中断管理部件、进程管理部件、高级存储管理部件、设备管理部件等共同构成内 核部件层，赋予比核心层低一级的系统权限TSS服务提供者TSP位于服务层，通过系统安 全调用API为应用程序提供可信服务，实现完整性验证、身份认证、安全保护等安全功能。
权利要求
1.一种插座式可信计算机，其特征是插座式可信计算机上引入PC机的可信计算理 论，基于可信平台模块(TPM)，以安全操作系统为核心，通过信任域的不断扩展来保证计算 机系统的安全。
2.根据权利要求1所述的一种插座式可信计算机，其特征是通过自主开发的基于 FPGA的接口转换和安全保护电路(ITFP)模块完成TPM模块的LCP与ARMDA 310的SPI接 口的信号转换。
3.根据权利要求1所述的一种插座式可信计算机，其特征是通过自主开发的基于 FPGA的接口转换和安全保护电路(ITFP)模块完成对NANDFlash的地址空间保护功能，使得 受保护的空间只读和不可擦除。
4.根据权利要求1所述的一种插座式可信计算机，其特征是软件设计上操作系统采 用自主开发的可信微内核结构，微内核的设计有助于模块间的隔离，位于内核的模块拥有 最高的内核态，只有它可以直接管理底层硬件操作、调度核外模块，拥有最高权限。
全文摘要
在插座式计算机上引入PC机的可信计算理论。基于可信平台模块(TPM)，以安全操作系统为核心，通过信任域的不断扩展来保证计算机系统的安全。通过自主开发的基于FPGA的接口转换和安全保护电路(ITFP)模块完成TPM模块的LCP与ARMDA 310的SPI接口的信号转换，同时它还提供对NANDFlash的地址空间保护功能，使得受保护的空间只读和不可擦除。软件设计上操作系统采用自主开发的可信微内核结构，微内核的设计有助于模块间的隔离，位于内核的模块拥有最高的内核态，只有它可以直接管理底层硬件操作、调度核外模块，拥有最高权限。
文档编号G06F21/00GK102043918SQ20101057723
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者余克强, 刘志刚, 李奇富, 林春艾, 王建伟, 郭鹏伟 申请人:无锡市特达斯智能科技有限公司