Trusted Platform Module

Trusted Platform Module (TPM) は安全な暗号プロセッサの国際規格です。これは暗号鍵をデバイスに統合することによりハードウェアを保護する専用のマイクロプロセッサです。

実際には TPMはセキュアブート、キーストレージ、乱数生成など様々なセキュリティアプリケーションで使うことができます。

TPM が使えるのは TPM ハードウェアに対応しているデバイスだけです。あなたのハードウェアが TPM をサポートしているのに認識されない場合、BIOS の設定で TPM を有効にする必要があります。

バージョン

TPM 仕様には 2.0 と 1.2 という 2 つの非常に異なるものがあり、これらも異なるソフトウェアスタックを使用します。この記事では TPM 2.0 についてのみ説明します。古い TPM 1.2 については、/1.2 を参照してください。

TPM 2.0 では、/dev/tpm0 による直接アクセスが可能である。(一度に1クライアント)、/dev/tpmrm0 経由のカーネル管理アクセス、tpm2-abrmd リソースマネージャーデーモンによる管理アクセスが可能です。systemd プロジェクトメンバーによると、tpm2-abrmd の使用はもはや推奨されていません。ユーザ空間ツールには Intel の tpm2-tools と IBM の ibm-tss^AUR の2つの選択肢があります。

TPM 2.0 には UEFI ブートが必要です。BIOS またはレガシーブートシステムは TPM 1.2 のみを使用できます。

一部の TPM チップは、ファームウェアアップグレードを通じて 2.0 と 1.2 の間で切り替えることができます (限られた回数のみ実行可能)

使い方

日常のアプリケーションで TPM 2.0 サービスを設定および利用する方法を学習するための多くの有益なリソースが、コミュニティから入手できます。

サポートの確認

TPM 2.0 チップは、2016 年 7 月 28 日以降、Windows 10 を実行することが認定されたコンピューターの要件となっています。[1] Linux はバージョン 3.20 以降 TPM 2.0 をサポートしています [2] 他の手順は、デフォルトの Arch インストールで有効になります。

特定のソフトウェアを使用せずに TPM 2.0 がセットアップされているかどうかを確認する 2 つの方法:

ログを確認します。たとえば、root として journalctl -k --grep=tpm を実行します。
/sys/class/tpm/tpm0/device/description [3] または /sys/class/tpm/tpm0/tpm_version_major の値を読み取ります。

LUKS による保存データの暗号化

TPM を使用して LUKS ボリュームのロックを解除するには、2 つの方法があります。Clevis または systemd-cryptenroll を使用できます。

どちらの方法を使用しても、TPM に保存されているキーを使用して、起動時に自動的に、または後で手動で、暗号化されたボリュームのロックを解除できます。この目的で TPM を使用すると、ファームウェアが変更されていない、セキュアブートが無効になっていないなど、特定の条件が満たされない限り、ドライブのロックが解除されなくなります (PCR レジスタへのアクセスを参照)

警告: この方法をルートボリュームで使用すると、先に述べた一定の条件が満たされている限り、暗号化パスワードを入力することなく、コンピュータの起動時に 自動的にロックが解除される ことを意味します。

つまり、暗号化されたディスクだけが盗まれてもデータへのアクセスは保護されますが、PC全体が盗まれた場合保護されません。
なぜなら、たとえコンピュータの電源が長い間オフになっていたとしても(メモリが完全にクリアされていることを保証するために)、攻撃者は単に電源を入れ、TPMが自動的にキーをロードするのを待つことができるからです。これは、価値の高いターゲットにとっては懸念事項になります。

systemd-cryptenroll

systemd-cryptenroll#Trusted Platform Module を参照してください。

SSH

TPM でシールされた SSH キーには、次の 2 つのオプションがあります:

ssh-tpm-agent — TPM でサポートされたキーを使用する ssh-agent 互換エージェント。

https://github.com/Foxboron/ssh-tpm-agent || ssh-tpm-agent-git^AUR

参照 SSH キーを TPM 内に保存します: ssh-tpm-agent

tpm2-pkcs11 — Trusted Platform Module 2.0 ハードウェア用の PKCS#11 インターフェイス。

https://github.com/tpm2-software/tpm2-pkcs11 || tpm2-pkcs11

参照 SSH 設定それと SSH 認証に TPM を使用する (2020-01)

GnuPG

GnuPG はバージョン 2.3 以降、互換性のあるキーの TPM への移動をサポートしています。手順については、GnuPG 2.3 での TPM の使用を参照してください。

TPM 2.0 のその他の使用例

セキュアブート + TPM 2 の設定 (2018-06, Debian)
Using the TPM - It's Not Rocket Science (Anymore) - Johannes Holland & Peter Huewe (2020-11、Youtube): tpm2-tss-engine を使用した OpenSSL の例

PCR レジスタへのアクセス

Platform Configuration Registers (PCR) には、いつでも読み取ることができるハッシュが含まれていますが、以前のハッシュ値に依存する拡張操作を介してのみ書き込むことができるため、一種のブロックチェーンが形成されます。これらは、ブート間のプラットフォームのハードウェアおよびソフトウェアの整合性チェックに使用することを目的としています (たとえば、悪意のある Maid 攻撃に対する保護) これらは、暗号化キーのロックを解除し、正しい OS が起動されたことを証明するために使用できます。

TCG PC クライアント固有プラットフォームファームウェアプロファイル仕様では、使用中のレジスタが定義されており、Linux TPM PCR レジストリは、これらを使用して Linux システムコンポーネントを割り当てます。

レジスタは次のとおりです:

PCR	使用	ノート
PCR0	コアシステムファームウェアの実行可能コード (別名ファームウェア)	UEFIをアップグレードすると変更される可能性があります
PCR1	コアシステムファームウェアデータ (別名 UEFI 設定)
PCR2	拡張またはプラグイン可能な実行可能コード
PCR3	拡張またはプラグイン可能なファームウェアデータ	ブートデバイス選択 UEFI ブートフェーズ中に設定
PCR4	ブートマネージャーコードとブート試行	ブートマネージャーとファームウェアがブートしようとしたデバイスを測定します。
PCR5	ブートマネージャーの設定とデータ	ブートローダーの設定を測定できます。GPT パーティションテーブルが含まれます
PCR6	S4 および S5 の電源状態イベントから再開
PCR7	セキュアブート状態	PK/KEK/db の完全な内容と、各ブートアプリケーションの検証に使用される特定の証明書が含まれます。 [4]
PCR8¹	カーネルコマンドラインのハッシュ	grub それと systemd-boot によってサポートされています
PCR9¹	initrd および EFI ロードオプションのハッシュ	Linux は、initrd および EFI ロードオプション、つまりカーネルコマンドラインオプションを測定します。
PCR10¹	将来の使用のために予約されています
PCR11¹	ユニファイドカーネルイメージのハッシュ	systemd-stub(7) を参照してください。
PCR12¹	オーバーライドされたカーネルコマンドライン、資格情報	systemd-stub(7) を参照してください。
PCR13¹	システム拡張機能	systemd-stub(7) を参照してください。
PCR14¹	shim の MokList、MokListX、および MokSBState。	[5]
PCR15¹		未使用
PCR16¹	デバッグ	いつでも使用およびリセットできます。公式ファームウェアのリリースには含まれていない可能性があります。
PCR23	アプリケーションのサポート	OS はこの PCR を設定およびリセットできます。

ユースケースは OS によって定義されており、さまざまな Linux ディストリビューションと Windows デバイス間で異なる場合があります。

Windows では、BitLocker は独自の目的で PCR8-11 (レガシー) または PCR11-14 (UEFI) を使用します。 tianocore のドキュメント [6]

tpm2-totp は、オブザーバーと専用の信頼できるデバイスを使用してこのチェックを容易にします。

現在の PCR 値は、systemd-analyze(1) で一覧表示できます:

$ systemd-analyze pcrs

または、tpm2-tools の tpm2_pcrread(1) を使用します:

# tpm2_pcrread

トラブルシューティング

TPM2 LUKS2 のロック解除でパスワードを要求される

TPM2 ハードウェアモジュールに登録された鍵で luks2 デバイスのロックを自動的に解除する上記の指示に従ったにもかかわらず、initramfs のブートステージでパスワードを入力するプロンプトが表示される場合。特定の TPM2 モジュールを扱うカーネルモジュール (systemd-cryptenroll --tpm2-device=list でその名前を取得できます) を早期ロードする必要があるかもしれません。

参照

Gentoo:Trusted Platform Module
TPM-JS テストツール:: source - live web version.