[发明专利]一种芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统及方法

权利要求书

1.一种芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统，其特征在于，包括安全启动模块、密码服务模块、安全启动秘钥模块和固件证书模块，所述密码服务模块用于存储密码算法，所述安全启动秘钥模块用于存储签名设备固件的非对称密钥，所述固件证书模块用于存储证明固件合法性的固件证书；所述安全启动模块用于以所述密码服务模块为可信根，并根据所述安全启动秘钥模块存储的非对称密钥和所述固件证书模块存储的固件证书，对待加载的组件进行安全度量，并在安全度量通过后加载运行构建信任链，启动芯片操作系统；芯片操作系统启动后，安全启动模块继续利用信任链和完成度量的组件来完成操作系统内核级信任链的构建；

芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统还包括安全CPU核处理器和真随机数发生器，所述真随机数发生器用于生成随机数字；所述安全CPU核处理器用于根据所述真随机数发生器生成的随机数字确定指令执行周期；所述安全CPU核处理器还用于根据所述真随机数发生器生成的随机数字生成随机指令；所述安全CPU核处理器还用于根据所述真随机数发生器生成的随机数字产生随机功耗噪声；所述安全CPU核处理器还用于对数据通路进行极性翻转；所述安全CPU核处理器还用于进行分支执行周期一致化控制。

2.根据权利要求1所述的芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统，其特征在于，所述安全启动模块加载并度量操作系统加载器，获取度量值；利用安全启动密钥模块验证所述固件证书模块中操作系统加载器的固件证书，并在操作系统加载器的度量值与所述固件证书中的标准完整性值进行一致性验证通过后启动所述操作系统加载器。

3.根据权利要求2所述的芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统，其特征在于，所述安全启动模块在所述操作系统加载器启动后加载并度量操作系统镜像，利用安全启动密钥模块验证所述固件证书模块中操作系统镜像证书，在操作系统镜像的度量值与所述操作系统镜像证书中的标准值匹配时启动操作系统内核。

4.根据权利要求1所述的芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统，其特征在于，所述安全启动模块还用于度量所有加载到系统的可执行代码，在代码运行前使用国密哈希算法对代码进行度量，并将度量结果存储到度量日志。

5.根据权利要求1所述的芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统，其特征在于，所述安全启动模块还用于维护允许芯片操作系统运行的可执行文件列表以及每个可执行文件对应的标准值，通过进程管控允许预设白名单中的合法软件运行。

6.根据权利要求1所述的芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统，其特征在于，所述安全启动模块还用于对芯片操作系统内已经运行的进程进行动态完整性监控，在出现完整性异常情况时，将异常事件写入报警日志并输出报警信息。

7.一种芯片化控制保护装置内嵌安全防护方法，其特征在于，基于权利要求1-6任意一项所述的芯片化控制保护装置内嵌安全防护系统实现，包括以下步骤：

安全启动模块以密码服务模块为可信根，并根据安全启动秘钥模块存储的非对称密钥和固件证书模块存储的固件证书，对待加载的组件进行安全度量；

安全启动模块在安全度量通过后加载运行构建信任链，启动芯片操作系统；芯片操作系统启动后，安全启动模块继续利用信任链和完成度量的组件来完成操作系统内核级信任链的构建；

安全CPU核处理器根据真随机数发生器生成的随机数字确定指令执行周期；

安全CPU核处理器根据所述真随机数发生器生成的随机数字生成随机指令；

安全CPU核处理器根据所述真随机数发生器生成的随机数字产生随机功耗噪声；

安全CPU核处理器对数据通路进行极性翻转，还进行分支执行周期一致化控制。