Ⅰ. 何为TPM
在微软的最新版本Windows 11中，要求用户电脑必须满足TPM 2.0才能升级Windows 11。这使得不太为人所知的TPM模块一下进入了大家的视野，并引起广泛讨论。那么什么是TPM呢？微软为何一定要求用户电脑必须满足TPM 2.0版本才能升级Winodws 11呢？
TPM即Trust Platform Module，可信平台模块，标准由TCG（可信赖计算组织，Trusted Computing Group）提出，目前最新版本为2.0。符合TPM标准的芯片首先必须具有产生加解密密钥的功能，此外还必须能够进行高速的资料加密和解密，以及充当保护BIOS和操作系统不被修改的辅助处理器。
换句话说TPM芯片是一颗专门用于加密解密、隐私保护等功能的独立芯片。这个芯片简单来说就是一个硬件电路制成的保险柜，里面锁着用户的密钥、凭证、生物识别特征（面容/指纹）等重要数据。它的权限管理一般是独立于操作系统的，也就是说，就算黑客往用户的电脑上装了一个木马，控制了所有权限，如果不知道用户的PIN码或是面容/指纹的话，也还是没法解锁这个保险柜，拿不到里面锁着的身份凭证。
在移动设备上，这类技术早就已经是所有厂商的标配了：
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2005年，ARM就开始在 Cortex-A8等处理器上搭载基于分时隔离的TrustZone拓展，成为了早期苹果阵营和安卓阵营标配的安全技术。2013年，苹果全线产品开始切换到自家设计的Security Enclave Processor。
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2016年，华为从麒麟960芯片开始使用自家的inSE安全方案。
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2018年，Google也发行了自己的Titan M安全芯片，搭载于Pixel系列手机上。
而PC端的话，这方面的进展却有点落后：
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Intel从2013年开始搭载PTT技术。
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而AMD到目前为止似乎也只有软件模拟的fTPM。
但不管是PTT还是fTPM，很多厂商默认都是不开启这些安全功能的。另外，即使搭载了TPM，也有很多厂商给用户搭载的是落后的TPM 1.2版本，这个版本目前存在很多安全问题，比如在众多散列算法中，1.2版本只支持了濒临报废的SHA1，导致它的HMAC实现也不太安全。非对称加密方面，1.2版本仍然接受已经废弃的RSA 1024，却不支持ECC相关算法。
微软目前之所以强制要求Windows 11上TPM 2.0，其实主要的原因应该在于PC端真的缺少一个强势的领头厂商去推广这个安全标准，这才导致大量的用户仍在用快报废的老掉牙算法保护自己的隐私。如果将TPM 2.0作为硬性标准的话，一方面能有效促使PC厂商改善目前的惨状，另一方面也不算是个太激进的策略。
不得不感慨大厂对某种技术或标准的推动效应。
此外我国不支持在国外生产和安装的TPM 2.0芯片（防止后门），我国也在推行TCM标准。
Ⅱ. TPM原理
TPM的可信基础来源于可信根（Root of trust），可信根是无条件被信任的，系统并不检测可信根的行为，因此可信根是否真正值得信任，是系统可信的关键。TPM是一个含有密码运算部件和存储部件的小型系统，也可以作为另一个芯片的一部分出现，比如以太网接口。
TPM安全芯片包含了分别实现RSA、SHA等算法硬件处理引擎，它既是密钥生成器，又是密钥管理器件。TPM通过提供密钥管理和配置管理等特性，与配套的应用软件一起，主要用于完成计算平台的可靠性认证、防止未经授权的软件修改、用户身份认证、数字签名以及全面加密硬盘和可擦写等功能。TPM安装在输入/输出控制器，即连接外部设备与内存的总线中，让TPM可以监视每一个从外存装载入内存的软件。由于TPM处于硬件层，所以只要用户选择了打开TCG功能，任何行为都无法逃避监视。
通过TPM安全芯片对计算机系统提供保护的方法为：
- 在主板上设置TPM安全芯片
- 启动信息处理设备时，由TPM芯片验证当前底层固件的完整性，如正确则完成正常的系统初始化后执行步骤3，否则停止启动该信息处理设备
- 由底层固件验证当前操作系统的完整性，如正确则正常运行操作系统，否则停止装入操作系统
此方法是通过在信息处理设备的启动过程中对BIOS、底层固件、操作系统依次进行完整性验证，从而保证信息处理设备的安全启动之后，再利用TPM芯片内置的加密模块生成并管理系统中各种密钥，对应用模块进行加解密，以保证计算机等信息设备中应用模块的安全。
TPM安全保护要点如下：
- 传统的系统中，密钥和授权信息等安全信息只能存储在磁盘中，这样非常不安全。而在带TPM安全芯片的系统中，一些关键的key是存在TPM芯片内部，这时攻击者只有攻破TPM才有可能攻破系统的防护，攻破一块芯片比一块硬盘成本和难度可大得多。TPM成为系统可信的最低层次，它提供了整个系统可信的基础。
- TPM主要目的是用来加解密数据（seal/unseal），这些经TPM加密的数据只有这块TPM芯片才能解密，从而达到了数据与此TPM芯片绑定来保护数据的目的，离了加密的这块TPM芯片这份资料是无法解密的。
- 但是通常TPM芯片是一个很低速的芯片，所以不会用来加解密大量的数据。通常只是用来加解密少量数据（比如其他软件层加解密算法的key，可以统称这些key经TPM加密保护的数据为TPM密钥）。例如整个硬盘数据加密，并不是直接用TPM加密，而是用一个key去软件加密，而这个key是用TPM再加密保护起来。如果要解密硬盘数据，只能先把该TPM密钥用这个TPM芯片解密得到初始的key，才能解密硬盘数据。如此即使别人偷了硬盘也没用。
- TPM功能的核心是签注密钥（endorsement key），这是在生产过程中内置到TPM硬件的加密密钥，每个TPM是唯一的。这个签注密钥的私钥部分绝不会出现在TPM外部或暴露给其他组件、软件、程序或个人。它是TPM的基础，也可以认为是数据与此TPM芯片绑定的原因。
- TPM有密码和ownership的概念，take ownership的时候你会设置一个密码，之后就是这块TPM的owner，只有知道这块密码才能用它做一系列的操作，如前面提到的加解密。你可以clear ownership，clear之后别人才可以take ownership，但是在这之前这块TPM只属于你（的密码）。
Ⅲ. 查看本机的TPM
Windows+R调出运行，输入tpm.msc即可查看本机TPM模块。
参考文献
