可信计算与密码支撑平台：GM/T 0011-2023 架构解读与国密可信根

标准规范 · 2026-08-22

概述

可信计算（Trusted Computing）是通过硬件级信任根建立系统安全基础的核心技术。GM/T 0011-2023《可信计算可信密码支撑平台功能与接口规范》是中国可信计算技术体系的重要组成部分，定义了基于国密算法的可信密码支撑平台（TC-CSP）的功能要求与接口规范。

该标准于 2023 年发布，是国密可信计算标准体系的关键一环，与以下标准形成完整链条：

标准编号	标准名称	定位
GM/T 0011-2023	可信密码支撑平台功能与接口规范	TC-CSP 核心标准
GM/T 0012-2012	可信密码模块接口规范	底层密码模块接口
GM/T 0013-2012	可信密码模块符合性检测规范	检测认证依据
GB/T 39786-2021	信息系统密码应用基本要求	等保合规依据

标准背景与可信计算生态

可信计算的核心思想

可信计算通过建立一个硬件级的"信任根"（Root of Trust），确保系统从启动到运行的全过程都可信：

CODE

信任根（RoT）
    │
    ▼
可信平台模块（TPM / TC-CSP）
    │
    ▼
可信启动链（PCR 测量）
    │
    ▼
安全操作系统 / 可信执行环境
    │
    ▼
安全应用（密钥保护、远程证明等）

国际 TPM vs 国产 TC-CSP

维度	国际 TPM（TCG）	国产 TC-CSP（GM/T 0011-2023
标准组织	Trusted Computing Group	国家密码管理局
密码算法	RSA、ECC、SHA	SM2、SM3、SM4
PCR 数量	通常 24 个	可扩展配置
密钥导出	允许（受策略控制）	密钥不出平台
适用场景	国际通用	国内合规要求

为什么需要国密可信密码支撑平台？

合规要求：等保三级及以上系统要求使用国密算法
安全自主：避免国际 TPM 可能存在的后门风险
本土适配：与国内密码产业链（可信芯片、安全启动）深度集成
标准统一：为国产操作系统、固件提供统一的密码服务接口

可信密码支撑平台架构

整体架构

GM/T 0011-2023 定义的可信密码支撑平台采用分层架构：

CODE

┌─────────────────────────────────────────┐
│           应用层（可信应用）              │
│  ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐  │
│  │ 远程证明 │  │ 密钥管理 │  │ 安全存储 │  │
│  └────┬────┘  └────┬────┘  └────┬────┘  │
└───────┼─────────────┼─────────────┼───────┘
        │             │             │
┌───────▼─────────────▼─────────────▼───────┐
│         GM/T 0011-2023可信密码支撑平台          │
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐          │
│  │  随机数生成  │  │  密钥管理   │          │
│  │  (CSPRNG)   │  │  (Key Mgmt) │          │
│  └──────┬──────┘  └──────┬──────┘          │
│  ┌──────▼──────┐  ┌──────▼──────┐          │
│  │  密码运算   │  │  度量验证   │          │
│  │ (SM2/SM3)   │  │  (PCR)     │          │
│  └──────┬──────┘  └──────┬──────┘          │
│  ┌──────▼─────────────────▼──────┐          │
│  │      安全存储（加密存储）       │          │
│  └───────────────────────────────┘          │
└─────────────────────────────────────────────┘
        │
┌───────▼─────────────────────────────────────┐
│           硬件信任根（SoC/安全芯片）          │
│  ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐      │
│  │ 安全启动 │  │ 密钥生成 │  │ 防篡改   │      │
│  │ (ROM)   │  │ (TRNG)  │  │ 机制    │      │
│  └─────────┘  └─────────┘  └─────────┘      │
└─────────────────────────────────────────────┘

核心组件

组件	功能	标准依据
信任根（RoT）	系统启动时的第一级可信锚点	GM/T 0011-2023 第 5 章
随机数发生器（TRNG）	生成密码学安全的随机数	GM/T 0011-2023 第 6.2 节
密钥管理模块	密钥生成、存储、使用、销毁	GM/T 0011-2023 第 6.3 节
密码运算模块	SM2/SM3/SM4 算法实现	GM/T 0011-2023 第 6.4 节
平台配置寄存器（PCR）	存储度量值，支持远程证明	GM/T 0011-2023 第 6.5 节
安全存储模块	加密存储敏感数据	GM/T 0011-2023 第 6.6 节

关键安全机制

1. 信任根（Root of Trust）

信任根是可信计算的基石，GM/T 0011-2023 定义了两种信任根实现：

类型	说明	典型实现
RoT-KEK	密钥加密密钥信任根	安全芯片内固化的主密钥
RoT-Start	启动信任根	ROM 中固化的启动代码

安全启动流程：

CODE

1. ROM 代码（不可篡改）执行初始验证
        │
        ▼
2. 验证 Bootloader 签名（SM2 验签）
        │
        ▼
3. 测量 Bootloader 哈希到 PCR[0]
        │
        ▼
4. Bootloader 验证 OS 内核签名
        │
        ▼
5. 测量 OS 内核哈希到 PCR[1]
        │
        ▼
6. OS 启动后报告 PCR 值（远程证明）

2. 随机数生成器（TRNG）

GM/T 0011-2023 要求 TC-CSP 提供符合国密标准的随机数服务：

要求	说明
熵源	至少一个硬件熵源（如热噪声、振荡器 jitter）
后处理	使用 SM3 或 CTR_DRBG 进行熵提取
健康测试	上电自检（POST）+ 持续在线测试
输出速率	≥ 100 Mbps（典型值）

健康测试失败处理：

如果 TRNG 自检失败，TC-CSP 应停止提供随机数服务
记录审计日志并触发告警
系统应拒绝启动或进入安全状态

3. 密钥管理体系

TC-CSP 的密钥管理遵循"密钥不出平台"原则：

密钥类型	存储位置	可见性	用途
平台密钥（PK）	安全芯片内	不可见	平台身份标识
存储根密钥（SRK）	安全芯片内	不可见	保护其他密钥
平台 HMAC 密钥（PH）	安全芯片内	不可见	平台认证
延伸密钥（EK）	安全芯片内	不可见	密钥加密
用户密钥	安全芯片内	不可见	用户认证

密钥生命周期：

CODE

PRE_ACTIVE → ACTIVE → DEACTIVATED → ARCHIVED → DESTROYED
                    │
                    └──► 紧急销毁（Tamper Response）

4. 平台配置寄存器（PCR）

PCR 是可信计算的核心数据结构，用于存储系统度量值：

PCR 索引	典型用途	测量内容
PCR[0]	固件完整性	BIOS/UEFI 代码哈希
PCR[1]	引导加载程序	Bootloader 哈希
PCR[2]	操作系统内核	Kernel 哈希
PCR[3]	引导参数	Command line 哈希
PCR[4-7]	运行时度量	动态加载模块哈希
PCR[8-15]	扩展测量	应用级度量

PCR 扩展操作：

CODE

PCR[new] = SHA256(PCR[old] || measurement)

国密对应：

CODE

PCR[new] = SM3(PCR[old] || measurement)

与 TCG TPM 的对比分析

架构差异

维度	TCG TPM 2.0	GM/T 0011-2023 TC-CSP
密码算法	RSA/ECC/SHA	SM2/SM3/SM4
PCR 数量	24 个（默认）	可扩展（通常 16+）
密钥导出	允许（受策略控制）	不允许（密钥不出平台）
远程证明	TPM Quote / Attestation	国密远程证明协议
管理接口	TPM Command Set	GM/T 0012-2012 接口
合规要求	FIPS 140-2/3	密评、等保

功能映射

TPM 功能	TC-CSP 对应	说明
NV Storage	安全存储模块	PCR 外存储
PCR Extend	PCR 扩展操作	SM3 哈希
RSA Sign/Verify	SM2 签名/验签	国密算法
ECC Key Gen	SM2 密钥生成	指定曲线
Sealing	绑定 PCR 加密	数据绑定系统状态
Identity	平台身份（AIK）	国密数字证书

密评合规要点

GB/T 39786-2021 要求映射

合规要求	GM/T 0011-2023对应	检查项
可信验证	PCR 度量链	启动过程完整性
身份鉴别	平台身份认证	PH 密钥使用
访问控制	权限分离机制	角色权限矩阵
安全审计	操作日志记录	审计链完整性
密钥管理	密钥生命周期	密钥不出机

密评必查清单

CODE

□ 信任根：是否存在硬件级信任根（安全芯片）？
□ 安全启动：启动链是否完整度量（BIOS → Bootloader → OS）？
□ PCR 完整性：PCR 值是否防篡改（只扩展、不覆盖）？
□ 随机数：TRNG 是否通过国密算法验证？
□ 密钥安全：是否存在密钥明文导出？
□ 远程证明：是否支持基于国密算法的远程证明？
□ 抗侧信道：是否具备防功耗分析、防时序攻击措施？
□ 审计日志：关键操作是否记录完整审计链？

工程应用场景

场景 1：服务器安全启动

CODE

1. 上电 → ROM 代码执行（信任根）
2. ROM 验证 BIOS 签名（SM2 验签）
3. BIOS 测量自身到 PCR[0]
4. BIOS 加载 Bootloader，验证签名
5. Bootloader 测量自身到 PCR[1]
6. Bootloader 加载 OS，验证签名
7. OS 测量自身到 PCR[2]
8. OS 启动后报告 PCR[0-7] 给远程证明服务

场景 2：远程证明

CODE

证明方（TPM/TC-CSP）          验证方（远程证明服务）
      │                                │
      │  1. 生成随机数 Nonce            │
      │←───────────────────────────────│
      │                                │
      │  2. 用 EK 加密 Nonce + PCR 值   │
      │                               │
      │  3. 用 AIK 签名证明             │
      │───────────────────────────────▶│
      │                                │
      │                                │  4. 验证签名（AIK 公钥）
      │                                │  5. 验证 PCR 值是否在白名单
      │                                │  6. 返回证明结果

场景 3：密钥安全存储

CODE

用户密钥生成流程：
1. 用户在安全通道注册
2. TC-CSP 内部生成 SM2 密钥对
3. 私钥用 SRK 加密存储（绑定 PCR[0-3]）
4. 使用时：检查 PCR 值 → 解密私钥 → 执行签名
5. PCR 不匹配时拒绝操作（防止离线攻击）

与相关标准的关系

标准体系图

CODE

┌─────────────────────────────────────────────────┐
│              应用层（可信应用）                   │
│  远程证明 | 安全存储 | 密钥管理 | 可信执行       │
└───────────────────┬─────────────────────────────┘
                    │ 接口调用
┌───────────────────▼─────────────────────────────┐
│         GM/T 0011-2023 可信密码支撑平台           │
│  （功能与接口规范）                              │
└───────────────────┬─────────────────────────────┘
                    │ 依赖
        ┌───────────┼───────────┐
        ▼           ▼           ▼
┌───────────┐ ┌───────────┐ ┌───────────┐
│GM/T 0012-2012│ │GM/T 0013-2012│ │ GM/T 0030-2014 │
│(接口规范) │ │(检测规范) │ │(服务器密码 │
│          │ │          │ │  机规范)   │
└───────────┘ └───────────┘ └───────────┘
        │
        ▼
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│              硬件信任根                          │
│  安全芯片 / SoC 集成安全模块                    │
│  （GM/T 0008-2012安全芯片规范）                     │
└─────────────────────────────────────────────────┘

参考来源

标准编号	标准名称
GM/T 0011-2023	可信计算可信密码支撑平台功能与接口规范
GM/T 0012-2012	可信计算可信密码模块接口规范
GM/T 0013-2012	可信计算可信密码模块符合性检测规范
GB/T 39786-2021	信息安全技术信息系统密码应用基本要求
TCG TPM 2.0 Part 1	Platform Level Specification

可信计算与密码支撑平台：GM/T 0011-2023 架构解读与国密可信根

概述

标准背景与可信计算生态

可信计算的核心思想

国际 TPM vs 国产 TC-CSP

为什么需要国密可信密码支撑平台？

可信密码支撑平台架构

整体架构

核心组件

关键安全机制

1. 信任根（Root of Trust）

2. 随机数生成器（TRNG）

3. 密钥管理体系

4. 平台配置寄存器（PCR）

与 TCG TPM 的对比分析

架构差异

功能映射

密评合规要点

GB/T 39786-2021 要求映射

密评必查清单

工程应用场景

场景 1：服务器安全启动

场景 2：远程证明

场景 3：密钥安全存储

与相关标准的关系

标准体系图

参考来源

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