Documentation/intel_txt.txt

   1 Intel(R) TXT Overview:
   2 =====================
   3
   4 Intel's technology for safer computing, Intel(R) Trusted Execution
   5 Technology (Intel(R) TXT), defines platform-level enhancements that
   6 provide the building blocks for creating trusted platforms.
   7
   8 Intel TXT was formerly known by the code name LaGrande Technology (LT).
   9
  10 Intel TXT in Brief:
  11 o  Provides dynamic root of trust for measurement (DRTM)
  12 o  Data protection in case of improper shutdown
  13 o  Measurement and verification of launched environment
  14
  15 Intel TXT is part of the vPro(TM) brand and is also available some
  16 non-vPro systems.  It is currently available on desktop systems
  17 based on the Q35, X38, Q45, and Q43 Express chipsets (e.g. Dell
  18 Optiplex 755, HP dc7800, etc.) and mobile systems based on the GM45,
  19 PM45, and GS45 Express chipsets.
  20
  21 For more information, see http://www.intel.com/technology/security/.
  22 This site also has a link to the Intel TXT MLE Developers Manual,
  23 which has been updated for the new released platforms.
  24
  25 Intel TXT has been presented at various events over the past few
  26 years, some of which are:
  27       LinuxTAG 2008:
  28           http://www.linuxtag.org/2008/en/conf/events/vp-donnerstag.html
  29       TRUST2008:
  30           http://www.trust-conference.eu/downloads/Keynote-Speakers/
  31           3_David-Grawrock_The-Front-Door-of-Trusted-Computing.pdf
  32       IDF, Shanghai:
  33           http://www.prcidf.com.cn/index_en.html
  34       IDFs 2006, 2007 (I'm not sure if/where they are online)
  35
  36 Trusted Boot Project Overview:
  37 =============================
  38
  39 Trusted Boot (tboot) is an open source, pre-kernel/VMM module that
  40 uses Intel TXT to perform a measured and verified launch of an OS
  41 kernel/VMM.
  42
  43 It is hosted on SourceForge at http://sourceforge.net/projects/tboot.
  44 The mercurial source repo is available at http://www.bughost.org/
  45 repos.hg/tboot.hg.
  46
  47 Tboot currently supports launching Xen (open source VMM/hypervisor
  48 w/ TXT support since v3.2), and now Linux kernels.
  49
  50
  51 Value Proposition for Linux or "Why should you care?"
  52 =====================================================
  53
  54 While there are many products and technologies that attempt to
  55 measure or protect the integrity of a running kernel, they all
  56 assume the kernel is "good" to begin with.  The Integrity
  57 Measurement Architecture (IMA) and Linux Integrity Module interface
  58 are examples of such solutions.
  59
  60 To get trust in the initial kernel without using Intel TXT, a
  61 static root of trust must be used.  This bases trust in BIOS
  62 starting at system reset and requires measurement of all code
  63 executed between system reset through the completion of the kernel
  64 boot as well as data objects used by that code.  In the case of a
  65 Linux kernel, this means all of BIOS, any option ROMs, the
  66 bootloader and the boot config.  In practice, this is a lot of
  67 code/data, much of which is subject to change from boot to boot
  68 (e.g. changing NICs may change option ROMs).  Without reference
  69 hashes, these measurement changes are difficult to assess or
  70 confirm as benign.  This process also does not provide DMA
  71 protection, memory configuration/alias checks and locks, crash
  72 protection, or policy support.
  73
  74 By using the hardware-based root of trust that Intel TXT provides,
  75 many of these issues can be mitigated.  Specifically: many
  76 pre-launch components can be removed from the trust chain, DMA
  77 protection is provided to all launched components, a large number
  78 of platform configuration checks are performed and values locked,
  79 protection is provided for any data in the event of an improper
  80 shutdown, and there is support for policy-based execution/verification.
  81 This provides a more stable measurement and a higher assurance of
  82 system configuration and initial state than would be otherwise
  83 possible.  Since the tboot project is open source, source code for
  84 almost all parts of the trust chain is available (excepting SMM and
  85 Intel-provided firmware).
  86
  87 How Does it Work?
  88 =================
  89
  90 o  Tboot is an executable that is launched by the bootloader as
  91    the "kernel" (the binary the bootloader executes).
  92 o  It performs all of the work necessary to determine if the
  93    platform supports Intel TXT and, if so, executes the GETSEC[SENTER]
  94    processor instruction that initiates the dynamic root of trust.
  95    -  If tboot determines that the system does not support Intel TXT
  96       or is not configured correctly (e.g. the SINIT AC Module was
  97       incorrect), it will directly launch the kernel with no changes
  98       to any state.
  99    -  Tboot will output various information about its progress to the
 100       terminal, serial port, and/or an in-memory log; the output
 101       locations can be configured with a command line switch.
 102 o  The GETSEC[SENTER] instruction will return control to tboot and
 103    tboot then verifies certain aspects of the environment (e.g. TPM NV
 104    lock, e820 table does not have invalid entries, etc.).
 105 o  It will wake the APs from the special sleep state the GETSEC[SENTER]
 106    instruction had put them in and place them into a wait-for-SIPI
 107    state.
 108    -  Because the processors will not respond to an INIT or SIPI when
 109       in the TXT environment, it is necessary to create a small VT-x
 110       guest for the APs.  When they run in this guest, they will
 111       simply wait for the INIT-SIPI-SIPI sequence, which will cause
 112       VMEXITs, and then disable VT and jump to the SIPI vector.  This
 113       approach seemed like a better choice than having to insert
 114       special code into the kernel's MP wakeup sequence.
 115 o  Tboot then applies an (optional) user-defined launch policy to
 116    verify the kernel and initrd.
 117    -  This policy is rooted in TPM NV and is described in the tboot
 118       project.  The tboot project also contains code for tools to
 119       create and provision the policy.
 120    -  Policies are completely under user control and if not present
 121       then any kernel will be launched.
 122    -  Policy action is flexible and can include halting on failures
 123       or simply logging them and continuing.
 124 o  Tboot adjusts the e820 table provided by the bootloader to reserve
 125    its own location in memory as well as to reserve certain other
 126    TXT-related regions.
 127 o  As part of its launch, tboot DMA protects all of RAM (using the
 128    VT-d PMRs).  Thus, the kernel must be booted with 'intel_iommu=on'
 129    in order to remove this blanket protection and use VT-d's
 130    page-level protection.
 131 o  Tboot will populate a shared page with some data about itself and
 132    pass this to the Linux kernel as it transfers control.
 133    -  The location of the shared page is passed via the boot_params
 134       struct as a physical address.
 135 o  The kernel will look for the tboot shared page address and, if it
 136    exists, map it.
 137 o  As one of the checks/protections provided by TXT, it makes a copy
 138    of the VT-d DMARs in a DMA-protected region of memory and verifies
 139    them for correctness.  The VT-d code will detect if the kernel was
 140    launched with tboot and use this copy instead of the one in the
 141    ACPI table.
 142 o  At this point, tboot and TXT are out of the picture until a
 143    shutdown (S<n>)
 144 o  In order to put a system into any of the sleep states after a TXT
 145    launch, TXT must first be exited.  This is to prevent attacks that
 146    attempt to crash the system to gain control on reboot and steal
 147    data left in memory.
 148    -  The kernel will perform all of its sleep preparation and
 149       populate the shared page with the ACPI data needed to put the
 150       platform in the desired sleep state.
 151    -  Then the kernel jumps into tboot via the vector specified in the
 152       shared page.
 153    -  Tboot will clean up the environment and disable TXT, then use the
 154       kernel-provided ACPI information to actually place the platform
 155       into the desired sleep state.
 156    -  In the case of S3, tboot will also register itself as the resume
 157       vector.  This is necessary because it must re-establish the
 158       measured environment upon resume.  Once the TXT environment
 159       has been restored, it will restore the TPM PCRs and then
 160       transfer control back to the kernel's S3 resume vector.
 161       In order to preserve system integrity across S3, the kernel
 162       provides tboot with a set of memory ranges (RAM and RESERVED_KERN
 163       in the e820 table, but not any memory that BIOS might alter over
 164       the S3 transition) that tboot will calculate a MAC (message
 165       authentication code) over and then seal with the TPM. On resume
 166       and once the measured environment has been re-established, tboot
 167       will re-calculate the MAC and verify it against the sealed value.
 168       Tboot's policy determines what happens if the verification fails.
 169       Note that the c/s 194 of tboot which has the new MAC code supports
 170       this.
 171
 172 That's pretty much it for TXT support.
 173
 174
 175 Configuring the System:
 176 ======================
 177
 178 This code works with 32bit, 32bit PAE, and 64bit (x86_64) kernels.
 179
 180 In BIOS, the user must enable:  TPM, TXT, VT-x, VT-d.  Not all BIOSes
 181 allow these to be individually enabled/disabled and the screens in
 182 which to find them are BIOS-specific.
 183
 184 grub.conf needs to be modified as follows:
 185         title Linux 2.6.29-tip w/ tboot
 186           root (hd0,0)
 187                 kernel /tboot.gz logging=serial,vga,memory
 188                 module /vmlinuz-2.6.29-tip intel_iommu=on ro
 189                        root=LABEL=/ rhgb console=ttyS0,115200 3
 190                 module /initrd-2.6.29-tip.img
 191                 module /Q35_SINIT_17.BIN
 192
 193 The kernel option for enabling Intel TXT support is found under the
 194 Security top-level menu and is called "Enable Intel(R) Trusted
 195 Execution Technology (TXT)".  It is considered EXPERIMENTAL and
 196 depends on the generic x86 support (to allow maximum flexibility in
 197 kernel build options), since the tboot code will detect whether the
 198 platform actually supports Intel TXT and thus whether any of the
 199 kernel code is executed.
 200
 201 The Q35_SINIT_17.BIN file is what Intel TXT refers to as an
 202 Authenticated Code Module.  It is specific to the chipset in the
 203 system and can also be found on the Trusted Boot site.  It is an
 204 (unencrypted) module signed by Intel that is used as part of the
 205 DRTM process to verify and configure the system.  It is signed
 206 because it operates at a higher privilege level in the system than
 207 any other macrocode and its correct operation is critical to the
 208 establishment of the DRTM.  The process for determining the correct
 209 SINIT ACM for a system is documented in the SINIT-guide.txt file
 210 that is on the tboot SourceForge site under the SINIT ACM downloads.