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，也可以是以固件形式实现的等效功能模块。它的核心职责不是“杀毒”或“加密整块硬盘”，而是为平台提供可信根：以硬件保护的密钥、度量和报告能力，回答两个关键问题——“这台设备现在处于什么状态”以及“它能否证明自己就是它声称的那台设备”。在远程证明工程中，TPM 是设备身份与状态证据的源头。

一、TPM的定义与核心能力

从工程视角看，TPM 提供四类基础能力：

• 受保护的密钥存储与运算：私钥在 TPM 内部生成、永不外泄，签名和解密在芯片内完成。
• 平台状态度量：通过 PCR（Platform Configuration Register）记录启动链各阶段的哈希值。
• 可信报告：用 AK（Attestation Key）对 PCR 值签名，形成可验证的证明证据。
• 安全存储：NV 索引（Non-Volatile Index）用于保存证书、标志位和策略数据。

这些能力共同构成“设备身份 + 平台状态 + 可验证证据”的三角关系，也是远程证明协议能够成立的前提。

二、发展历史：从 TPM 1.2 到 TPM 2.0

TPM 1.2 由 TCG（Trusted Computing Group）在 2003 年前后标准化，主要面向 PC 平台，使用 SHA-1 和 RSA，算法固定、扩展性有限。随着 SHA-1 被证明不再安全，以及云计算、服务器、嵌入式场景对算法敏捷性的需求上升，TCG 在 2014 年正式发布 TPM 2.0 规范。TPM 2.0 不再绑定单一算法，而是引入算法敏捷（Algorithm Agility）设计，支持 SHA-256、SHA-384、ECC、AES 等多种算法，并允许通过库（Library）和层次（Hierarchy）灵活组织密钥。

TPM 2.0 的另一大变化是授权模型：从 1.2 的“物理存在 + 授权数据”演进为基于策略（Policy）的授权，支持口令、PCR 状态、NV 索引、时间等复合条件。这使得远程证明和条件释放密钥成为可能。

三、TPM 1.2 与 TPM 2.0 差异对比

四、核心术语与关系

理解 TPM 的关键在于理清几个核心对象之间的层次与用途：

• EK（Endorsement Key，背书密钥）：由厂商在制造时注入，是设备身份的根，通常不可迁移，用于证明“这是一颗真实的 TPM”。
• SRK（Storage Root Key，存储根密钥）：存储层次的根，用于保护下层密钥，TPM 1.2 中尤为重要；TPM 2.0 中由 Storage Hierarchy 的种子派生。
• AK（Attestation Key，证明密钥）：专门用于对 PCR 值签名，是远程证明中“状态证据”的签名者。
• PCR（Platform Configuration Register，平台配置寄存器）：记录启动链度量值，只能扩展（Extend）不能直接改写。
• NV 索引（Non-Volatile Index）：非易失存储区，用于保存 EK 证书、AK 证书、设备标志等。

五、典型应用场景

TPM 在工程中的落地场景非常集中，主要包括：

1. 设备身份与零信任接入：以 EK 和 AK 证书作为设备唯一身份，替代易被复制的软件证书。
2. 远程证明：服务器或网关向验证方提交 Quote，证明启动链未被篡改。
3. 磁盘加密：BitLocker 等使用 TPM 绑定密钥，实现“只有可信启动状态才能解锁”。
4. 密钥封装与条件释放：通过 Policy 将密钥释放条件绑定到 PCR 或 NV 状态。
5. 云与虚拟化可信：vTPM 为虚拟机提供独立身份，支撑云上可信计算。

六、常见误区与复盘