云中的 HSM 和 TPM 故障：一种实际世界的分类与新兴防御措施.pdfVIP

云中的HSM和TPM故障：

一种实际世界的分类与新兴防御措施

ShamsShaikh∗

DepartmentofElectronicsandComputerScienceEngineering

DonBoscoCollegeofEngineering,GoaUniversity

Fatorda,Goa,India

shamsxshaikh@

TrimaP.FernandeseFizardo

AssistantProfessor

本

译DepartmentofElectronicsandComputerScienceEngineering

中DonBoscoCollegeofEngineering,GoaUniversity

Fatorda,Goa,India

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vtrima.fernandes@dbcegoa.ac.in

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1摘要

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0随着云基础设施成为现代组织的骨干，加密密钥管理的安全性，尤其是使用硬件安全模块（HSMs）

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2和可信平台模块（TPMs），面临着前所未有的挑战。尽管这些基于硬件的解决方案在隔离环境中提供

:

v了强大的保护，但它们的有效性正受到配置错误、受损API和横向权限提升等云原生威胁的削弱。

i本文全面分析了云环境中公开披露的涉及HSM和TPM的攻击和漏洞，识别出反复出现的架构和

x

r运营缺陷。我们基于实际案例研究和威胁情报报告提出了一个攻击向量分类法，强调硬件信任锚点与动

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态云生态系统之间的差距。

此外，我们评估了新兴的防御范式：机密计算、后量子密码学和去中心化密钥管理系统（dKMS）

——评估它们解决这些差距的潜力。我们的研究结果强调，确保基于云的加密信任需要分层的方法，这

种方法结合硬件和软件防护措施，并且具备上下文感知能力。这项研究为云计算架构师和安全工程师提

供了一个实用框架，以便在不断演变的威胁环境中重新审视关键保护策略。

据我们所知，这是首次将文档记录的真实世界云HSM和TPM故障综合成一个基于现代威胁模型

的连贯分类法。

关键词：硬件安全模块（HSM），可信平台模块（TPM），机密计算，虚拟可信平台模块（vTPM），

英特尔SGX，AMDSEV-SNP，后量子密码学（PQC），多方计算（MPC），密钥管理，云安全，旁

道攻击，IAM配置错误

∗*Correspondingauthor.Email:shamsxshaikh@(ShamsShaikh)

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1介绍

密码密钥的安全性是现代网络安全的基础[1]。组织依赖加密来保护敏感数据、确保安全交易并

维护数字信任。然而，加密的有效性完全取决于密码密钥本身的安全性。如果攻击者获得了这些密

钥的访问权限，即使是最强的加密也会变得毫无用处。

为减轻这一风险，引入了HSMs[2]和TPMs作为受信任的硬件解决方案来以高度安全的方式

生成、存储和管理加密密钥。HSMs是专门设计用来保护加密密钥免受外部威胁[3]的专用硬件设

备，而TPMs则在计算设备的硬件级别提供内置的加密功能。这些技术已被广泛采用于云基础设施

中，在那里它们被用于保护静态