计算机工程与科学

作者：施江勇, 高志远, 刘天祎, 刘威, 郭振斌, 张咏鼎, 李少青

单位：1.国防科技大学计算机学院，湖南 长沙 410073；2.78156部队，重庆 400050

关键词：加解密；PUF,可信启动,固件更新；认证协议,

现有的可信平台模块TPM主要依赖单一RSA公私钥对作为安全的可信根基础，该RSA密钥对固定不变地存储于TPM芯片中。因此，此种设计架构可能使得系统面临着物理分析与侧信道分析等物理层面攻击的威胁，进而导致系统的安全性难以得到有效保障。为此，提出采用物理不可克隆函数PUF作为可信根，利用PUF具有的物理不可篡改性、随机性和不可预测性等安全特性，设计并实现了基于PUF的TPM架构。此外，还针对现有研究中密钥生成算法存在的安全漏洞以及认证机制的不完善等问题进行了有效的改进，并将改进后的设计应用于可信启动验证及固件的安全更新中，从而有效提升了可信计算环境面临安全威胁的防御能力。通过BAN逻辑和协议自动化验证工具AVISPA对所提协议的安全性进行了深入分析，并在ZynqTM 7000系列开发板上实现了可信启动的相关实验，结果表明了所提出的方法可增强密钥生成算法的安全性，并有效降低了对引导程序和固件更新数据进行篡改等攻击的威胁。性能评估结果显示，所提协议整个认证过程平均时长仅0.06 s，展现出了其在性能上的优越性。

来源：2026年第1期

《计算机工程与科学》期刊编辑部

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