2. TPM基础概念

TPM（Trusted Platform Module，可信平台模块）是一枚独立的安全微控制器，通常以焊接在主板上的芯片形式存在，也可能以固件（fTPM）或虚拟化（vTPM）形式实现。它的核心使命不是"杀毒"或"防火墙"，而是为平台提供可信根：通过硬件级密钥生成、安全存储、平台状态度量与密码学运算，让上层系统能够回答两个关键问题——"这台机器的身份是否可信"以及"这台机器当前运行状态是否可信"。

理解 TPM 的关键在于：它是一枚被动的安全协处理器。TPM 不会主动阻止任何操作，它只负责在受控边界内执行命令并返回结果。真正的安全策略由操作系统、引导固件和应用软件调用 TPM 来实现。因此，TPM 是"可信计算"的基石，而非完整的安全解决方案。

一、发展历史：从 TCG 到 TPM 2.0

TPM 的标准化历程由可信计算组织（TCG，Trusted Computing Group）主导。2003 年 TPM 1.1 规范发布，2005 年 TPM 1.2 成为主流并大规模商用，广泛用于 BitLocker、可信引导等场景。2014 年 TPM 2.0 规范正式发布，2016 年后成为新设备的默认选择。TPM 2.0 并非简单版本升级，而是一次架构重构：它引入了算法敏捷性、更灵活的授权模型和更丰富的密钥层级，同时向下兼容部分 1.2 的使用模式。

二、TPM 1.2 与 TPM 2.0 的核心差异

两者最本质的区别在于算法绑定方式与授权模型。TPM 1.2 强制使用 SHA-1 和 RSA，算法被写死在规范中；TPM 2.0 则支持 SHA-1/SHA-256/SM3 等多种哈希、RSA/ECC/SM2 等多种非对称算法，并允许厂商按需裁剪。授权方面，1.2 使用 20 字节的 AuthData 和复杂的授权会话；2.0 改用 HMAC 或策略会话（Policy Session），支持基于 PCR 状态、时间、命令参数等条件的灵活授权。

三、核心术语与结构

要读懂 TPM 的命令与日志，必须先掌握以下术语：

• PCR（Platform Configuration Register）：平台配置寄存器，用于记录引导链各阶段的度量值。PCR 采用扩展（Extend）操作，即新值 = Hash(旧值 || 新度量)，不可逆，因此能反映平台状态的累积变化。
• EK（Endorsement Key）：背书密钥，由厂商在制造时注入，是 TPM 的"身份证"，用于证明 TPM 的真实性。
• SRK（Storage Root Key）：存储根密钥，位于密钥层级顶端，用于保护下层密钥。
• AIK / AK（Attestation Identity Key）：证明身份密钥，用于对 PCR 值签名，实现远程证明。
• Hierarchy（层级）：TPM 2.0 的密钥树根，包括 Owner、Platform、Endorsement、Null 四个层级，各自有独立的授权和种子。
• Sealed Data（密封数据）：将密钥或机密绑定到特定 PCR 状态，只有平台状态匹配时才能解封。

四、典型应用场景

TPM 在实际工程中主要承担四类任务：

1. 可信引导与度量：从 CRTM 开始，逐级度量 BIOS、Bootloader、内核，将结果扩展进 PCR，形成可验证的引导链。
2. 密钥保护与密封：将磁盘加密密钥、证书私钥密封到 PCR 状态，防止离线窃取。
3. 远程证明：通过 AK 对 PCR 签名，向远程服务器证明平台完整性，常用于零信任接入。
4. 平台身份与设备认证：利用 EK 和 AK 实现设备唯一身份，用于设备注册、许可证绑定等。

五、常见误区与复盘

下面用一张结构图梳理 TPM 2.0 的层级、密钥与 PCR 之间的关系，帮助建立整体认知：