Módulo de plataforma segura

Un Módulo de Plataforma Segura ( TPM ) es un criptoprocesador seguro que implementa el estándar ISO/IEC 11889. Sus usos comunes incluyen verificar que el proceso de arranque se inicie a partir de una combinación confiable de hardware y software, y almacenar claves de cifrado de disco .

La implementación de TPM 2.0 forma parte de los requisitos del sistema de Windows 11. ^{[ 1 ]}

La primera versión de TPM que se implementó fue la 1.1b en 2003. ^{[ 2 ]}

El Módulo de Plataforma Segura (TPM) fue concebido por un consorcio de la industria informática llamado Trusted Computing Group (TCG). Evolucionó hasta convertirse en la Especificación Principal del TPM Versión 1.2, que fue estandarizada por la Organización Internacional de Normalización (ISO) y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) en 2009 como ISO/IEC 11889:2009. ^{[ 3 ]} La Especificación Principal del TPM Versión 1.2 se finalizó el 3 de marzo de 2011, completando así su revisión. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

El 9 de abril de 2014, el Trusted Computing Group anunció una actualización importante de su especificación titulada TPM Library Specification 2.0 . ^{[ 6 ]} El grupo continúa trabajando en el estándar incorporando erratas, adiciones algorítmicas y nuevos comandos, y su edición más reciente se publicó como 2.0 en noviembre de 2019. ^{[ 7 ]} Esta versión se convirtió en ISO/IEC 11889:2015.

Cuando se publica una nueva revisión, el Trusted Computing Group la divide en varias partes. Cada parte consta de un documento que conforma la totalidad de la nueva especificación TPM.

• Parte 1 Arquitectura (anteriormente Principios de Diseño)
• Parte 2 Estructuras del TPM
• Parte 3 Comandos
• Parte 4 Rutinas de soporte (añadidas en TPM 2.0)

El Módulo de Plataforma Segura (TPM) proporciona:

• Un generador de números aleatorios de hardware ^{[ 24 ] [ 25 ]}
• Instalaciones para la generación segura de claves criptográficas para usos limitados.
• Atestación remota : Crea un resumen de clave hash prácticamente infalsificable de la configuración de hardware y software. Este hash permite verificar que el hardware y el software no se hayan modificado. El software encargado de generar el hash de la configuración determina el alcance del resumen.
• Enlace: Los datos se cifran mediante la clave de enlace TPM, una clave RSA única derivada de una clave de almacenamiento. Los equipos que incorporan un TPM pueden crear claves criptográficas y cifrarlas para que solo el TPM pueda descifrarlas. Este proceso, a menudo denominado encapsulación o enlace de clave, ayuda a proteger la clave de su divulgación. Cada TPM tiene una clave maestra de encapsulación, denominada clave raíz de almacenamiento, que se almacena dentro del propio TPM. Los contenedores de claves RSA de nivel de usuario se almacenan con el perfil de usuario de Windows para un usuario específico y se pueden utilizar para cifrar y descifrar información para aplicaciones que se ejecutan bajo esa identidad de usuario específica. ^{[ 26 ] [ 27 ]}
• Almacenamiento sellado : especifica el estado del TPM ^{[ 28 ]} para los datos que se van a descifrar (desbloquear). ^{[ 29 ]}
• Otras funciones de computación confiable para los datos que se van a descifrar (desbloquear). ^{[ 30 ]}

Los programas informáticos pueden usar un TPM para la autenticación de dispositivos de hardware, ya que cada chip TPM tiene una clave de respaldo (EK) única y secreta grabada durante su fabricación. La seguridad integrada en el hardware proporciona mayor protección que una solución basada únicamente en software. ^{[ 31 ]} Su uso está restringido en algunos países. ^{[ 32 ]}

El Trusted Computing Group (TCG) ha encontrado resistencia al despliegue de esta tecnología en algunas áreas, donde algunos autores ven posibles usos no específicamente relacionados con la Computación Confiable , lo que podría generar preocupaciones sobre la privacidad. Estas preocupaciones incluyen el abuso de la validación remota de software para decidir qué software se puede ejecutar y posibles formas de rastrear las acciones del usuario y registrarlas en una base de datos de manera completamente indetectable para el usuario. ^{[ 54 ]}

La utilidad de cifrado de disco TrueCrypt , así como su derivado VeraCrypt , no son compatibles con TPM. Los desarrolladores originales de TrueCrypt opinaban que el propósito exclusivo del TPM es "proteger contra ataques que requieren que el atacante tenga privilegios de administrador o acceso físico al equipo". El atacante que tiene acceso físico o administrativo a un equipo puede eludir el TPM, por ejemplo, instalando un registrador de pulsaciones de teclas por hardware , reiniciando el TPM o capturando el contenido de la memoria y recuperando las claves emitidas por el TPM. El texto condenatorio llega incluso a afirmar que el TPM es completamente redundante. ^{[ 55 ]} El editor de VeraCrypt ha reproducido la alegación original sin más cambios que reemplazar "TrueCrypt" por "VeraCrypt". ^{[ 56 ]} El autor tiene razón al afirmar que, tras obtener acceso físico sin restricciones o privilegios administrativos, es solo cuestión de tiempo que se eludan otras medidas de seguridad implementadas. ^{[ 57 ] [ 58 ]} Sin embargo, detener a un atacante con privilegios administrativos nunca ha sido uno de los objetivos de TPM (véase §  Usos para más detalles), y TPM puede detener algunas manipulaciones físicas . ^{[ 33 ] [ 35 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]}

En 2015, Richard Stallman sugirió reemplazar el término "computación confiable" por "computación traicionera" debido al peligro de que la computadora pueda desobedecer sistemáticamente a su propietario si las claves criptográficas se mantienen en secreto. También considera que los TPM disponibles para PC en 2015 no son peligrosos actualmente y que no hay razón para no incluir uno en una computadora o no admitirlo en el software debido a los intentos fallidos de la industria por usar esa tecnología para DRM , pero que el TPM2 lanzado en 2022 es precisamente la amenaza de " computación traicionera " sobre la que había advertido. ^{[ 62 ]}

En agosto de 2023, Linus Torvalds , frustrado por los fallos de tartamudeo del AMD fTPM, opinó: «Desactivemos simplemente esa estúpida hwrndcosa del fTPM». Dijo que la generación de números aleatorios basada en la CPU rdrandera igualmente adecuada, a pesar de tener sus propios fallos. ^{[ 63 ]}

En 2010, Christopher Tarnovsky presentó un ataque contra los TPM en Black Hat Briefings , donde afirmó poder extraer secretos de un solo TPM. Logró esto después de 6 meses de trabajo insertando una sonda y espiando un bus interno para la PC Infineon SLE 66 CL. ^{[ 64 ] [ 65 ]}

En caso de acceso físico, los equipos con TPM 1.2 son vulnerables a ataques de arranque en frío mientras el sistema esté encendido o pueda arrancar sin una contraseña desde el apagado, la suspensión o la hibernación , que es la configuración predeterminada para los equipos Windows con cifrado de disco completo BitLocker. ^{[ 66 ]} Se propuso una solución, que se ha adoptado en las especificaciones para TPM 2.0.

En 2009, se descubrió que el concepto de datos de autorización compartidos en TPM 1.2 era defectuoso. Un atacante con acceso a los datos podía falsificar las respuestas del TPM. ^{[ 67 ]} Se propuso una solución, que se adoptó en las especificaciones de TPM 2.0.

En 2015, como parte de las revelaciones de Snowden , se reveló que en 2010 un equipo de la CIA estadounidense afirmó en una conferencia interna haber llevado a cabo un ataque de análisis de potencia diferencial contra TPM que fue capaz de extraer secretos. ^{[ 68 ] [ 69 ]}

Las principales distribuciones de Trusted Boot (tboot) anteriores a noviembre de 2017 se ven afectadas por un ataque de raíz de confianza dinámica para medición (DRTM) CVE - 2017-16837 , que afecta a los ordenadores que utilizan la tecnología Trusted eXecution Technology (TXT) de Intel para la rutina de arranque. ^{[ 70 ]}

En octubre de 2017, se informó que una biblioteca de código desarrollada por Infineon , que se había utilizado ampliamente en sus TPM, contenía una vulnerabilidad, conocida como ROCA , que generaba pares de claves RSA débiles que permitían inferir claves privadas a partir de claves públicas . Como resultado, todos los sistemas que dependen de la privacidad de dichas claves débiles son vulnerables a ataques como el robo de identidad o la suplantación de identidad. ^{[ 71 ]} Los criptosistemas que almacenan claves de cifrado directamente en el TPM sin enmascaramiento podrían estar particularmente expuestos a este tipo de ataques, ya que las contraseñas y otros factores serían inútiles si los ataques pudieran extraer secretos de cifrado. ^{[ 72 ]} Infineon ha publicado actualizaciones de firmware para sus TPM para los fabricantes que los han utilizado. ^{[ 73 ]}

En 2018, se informó de un fallo de diseño en la especificación TPM 2.0 para la raíz de confianza estática para la medición (SRTM) ( CVE - 2018-6622 ). Este fallo permite a un adversario restablecer y falsificar los registros de configuración de la plataforma, diseñados para almacenar de forma segura las mediciones del software utilizado para el arranque de un ordenador. ^{[ 74 ]} Su solución requiere parches de firmware específicos para el hardware. ^{[ 74 ]} Un atacante abusa de las interrupciones de energía y las restauraciones del estado del TPM para engañar al TPM y hacerle creer que se está ejecutando en componentes no manipulados. ^{[ 70 ]}

En 2021, el Grupo Dolos demostró un ataque a un TPM discreto, donde el chip TPM en sí tenía cierta resistencia a la manipulación, pero los otros puntos finales de su bus de comunicación no. Leyeron una clave de cifrado de disco completo mientras se transmitía a través de la placa base y la usaron para descifrar la SSD de la computadora portátil. ^{[ 75 ]}

A partir de 2025Casi todos los fabricantes de ordenadores de sobremesa y portátiles incluyen un módulo TPM en sus productos.

Entre los proveedores se incluyen:

• Infineon proporciona tanto chips TPM como software TPM, que se entregan como versiones OEM con los ordenadores nuevos, así como por separado por Infineon para productos con tecnología TPM que cumplen con los estándares TCG. Por ejemplo, Infineon otorgó una licencia de software de gestión TPM a Broadcom Corp. en 2004. ^{[ 76 ]}
• Microchip (anteriormente Atmel) fabricaba dispositivos TPM que, según afirma, cumplen con la especificación Trusted Platform Module versión 1.2 revisión 116 y se ofrecían con varias interfaces (LPC, SPI e I²C ⁾ , modos (certificados según FIPS 140-2 y modo estándar), grados de temperatura (comercial e industrial) y encapsulados (TSSOP y QFN). ^{[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]} Sus TPM son compatibles con PC y dispositivos embebidos. ^{[ 77 ]} También proporciona kits de desarrollo de TPM para facilitar la integración de sus dispositivos TPM en diversos diseños embebidos. ^{[ 80 ]}
• Nuvoton Technology Corporation proporciona dispositivos TPM para aplicaciones de PC. Nuvoton también proporciona dispositivos TPM para sistemas embebidos y aplicaciones de Internet de las Cosas (IoT) a través de interfaces host I²C ^y SPI. El TPM de Nuvoton cumple con los Criterios Comunes (CC) con nivel de garantía EAL 4, complementado con ALC_FLR.1, AVA_VAN.4 y ALC_DVS.2, FIPS 140-2 nivel 2 con seguridad física y EMI/EMC nivel 3, y los requisitos de cumplimiento del Trusted Computing Group , todo ello integrado en un único dispositivo. Los TPM fabricados por Winbond ahora forman parte de Nuvoton. ^{[ 81 ]}
• STMicroelectronics ha proporcionado TPM para plataformas de PC y sistemas embebidos desde 2005. La oferta de productos ^{[82] incluye dispositivos discretos con varias interfaces que admiten la Interfaz Periférica Serie (SPI) e I²C y diferentes grados} de calificación ( consumo , industrial y automotriz). Los productos TPM cuentan con la certificación Common Criteria (CC) EAL4+ aumentada con ALC_FLR.1 y AVA_VAN.5, la certificación FIPS 140-2 nivel 2 con nivel de seguridad física 3 y también la certificación Trusted Computing Group (TCG).

También existen tipos híbridos; por ejemplo, el TPM se puede integrar en un controlador Ethernet , eliminando así la necesidad de un componente separado en la placa base. ^{[ 83 ] [ 84 ]}

Las claves de validación (EK) de TPM son pares de claves asimétricas únicas para cada TPM. Utilizan los algoritmos RSA y ECC . El fabricante de TPM suele almacenar los certificados de clave de validación en la memoria no volátil de TPM . Estos certificados certifican la autenticidad del TPM. A partir de TPM 2.0, los certificados están en formato X.509 DER . Una vez fabricado el TPM, las EK no se pueden modificar. En el caso de fTPM, las EK se almacenan en la CPU/chipset desde su fabricación.

Estos fabricantes suelen proporcionar sus certificados raíz (y a veces intermedios) de la autoridad de certificación en sus sitios web.

• AMD ^{[ 115 ] [ 116 ] [ 117 ] [ 118 ]}
• Infineon ^{[ 119 ]}
• Intel ^{[ 120 ] [ 121 ]}
• NationZ ^{[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ] [ 125 ]}
• Nuvoton ^{[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]}
• ST Micro ^{[ 131 ] [ 132 ] [ 133 ] [ 134 ] [ 135 ] [ 136 ] [ 137 ] [ 138 ] [ 139 ] [ 140 ]}

Para utilizar un TPM, el usuario necesita una biblioteca de software que se comunique con él y que proporcione una API más amigable que la comunicación directa con el TPM. Actualmente, existen varias bibliotecas de código abierto para TPM 2.0. Algunas también son compatibles con TPM 1.2, pero la mayoría de los chips TPM 1.2 están obsoletos y el desarrollo actual se centra en TPM 2.0.

Normalmente, una biblioteca TPM proporciona una API con asignaciones uno a uno a los comandos TPM. La especificación TCG denomina a esta capa API del sistema (SAPI). De esta forma, el usuario tiene mayor control sobre las operaciones TPM, pero la complejidad es elevada. Para simplificar esta complejidad, la mayoría de las bibliotecas también ofrecen formas más sencillas de invocar operaciones TPM complejas. La especificación TCG denomina a estas dos capas API del sistema mejorada (ESAPI) y API de funciones (FAPI).

Actualmente, solo existe una pila que sigue la especificación TCG. Todas las demás bibliotecas TPM de código abierto disponibles utilizan su propia API más completa.

Estas bibliotecas TPM también se conocen como pilas TPM, ya que proporcionan la interfaz para que el desarrollador o el usuario interactúe con el TPM. Como se observa en la tabla, las pilas TPM abstraen el sistema operativo y la capa de transporte, lo que permite al usuario migrar una aplicación entre plataformas. Por ejemplo, al usar la API de la pila TPM, el usuario interactuaría de la misma manera con un TPM, independientemente de si el chip físico está conectado al sistema host mediante una interfaz SPI, I²C o LPC ^.

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