一、实验目的

1.    了解TPM安全芯片的组成和作用

2.    掌握计算平台信任链扩展的原理及作用

3.    掌握IMA的工作原理及作用

二、实验内容

信任链扩展的准则是“Measure before load”，即在加载下一阶段组件并把控制权移交给它之前首先对其进行度量，记录组件度量值并使用TPM将此度量值保护起来。

下图是计算平台信任链扩展原型图:

1．扩展Linux操作系统为其增加IMA功能，使信任链由OS层扩展到用户应用层。

2．编写以下代码加载或运行，观察IMA是如何作用的：

（1）用户应用程序

（2）共享库

（3）内核模块

三、实验过程、结果

实验步骤：

1.      在VMware Workstation 11上创建Ubuntu 14.04 x64虚拟机，Ubuntu 14.04的内核本身已经集成了IMA相关代码，因此不需要再编译和加载新内核。同时Ubuntu 14.04也已经mount了securityfs文件系统，因此以下命令也省略：

mount -tsecurityfs securityfs /sys/kernel/security

2.      通过以下命令查看IMA记录的应用度量值：

cat/sys/kernel/security/ima/ascii_runtime_measurements

3.      编写以下代码加载或运行，观察IMA是如何作用的：

（1）用户应用程序

编写任意C应用程序testima_exe，编译并运行，观察ima  securityfs的变化。程序的编译和运行可参考如下命令：

gcctestima_exe.c -o testima_exe
./testima_exe

testima_exe.c源码：

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("Test IMA!\n");
    return 0;
}

在没有运行任何程序时，运行cat/sys/kernel/security/ima/ascii_runtime_measurements命令后，结果如下图所示。 

运行cat /sys/kernel/security/ima/ascii_runtime_measurements命令后，观察到结果如下图所示，./testima_exe出现在最后一行，可见运行C应用程序会导致IMA度量值变化。

（2）共享库

编写Linux共享库libtestima，并编写C应用程序testima_lib链接此共享库，编译并运行，观察ima securityfs的变化。参考命令如下：

gcc-o libtestima.so -fPIC -shared libtestima.c
cplibtestima.so /lib
 
gcctestima_lib.c -o testima_lib  -l testima
./testima_lib

libtestima.c源码：

#include <stdio.h>

void print_testima()
{
	printf("Test IMA from lib!\n");
}

testima_lib.c源码： 

extern void print_testima();

int main()
{
	print_testima();
    return 0;
}

运行cat /sys/kernel/security/ima/ascii_runtime_measurements命令后，观察到结果如下图所示，./testima_lib和/lib/libtestima.so出现在最后两行，可见运行加载lib会导致IMA度量值变化。 

（3）内核模块

编写Linux内核模块testima_ko，编译并加载，观察ima securityfs的变化。参考命令如下：

make
 
insmodtestima_ko.ko
dmesg
 
rmmodtestima_ko.ko
dmesg

testima_ko.c源码：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

static int __init hello_init(void)
{
	printk(KERN_INFO "Hello testima_ko!\n");
	return 0;
}

static void __exit hello_exit(void)
{
	printk(KERN_INFO "Goodbye testima_ko!\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

Makefile源码： 

obj-m := testima_ko.o

all: 
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

运行cat/sys/kernel/security/ima/ascii_runtime_measurements命令后，观察到结果如下图所示，/osv-exp3/ko/testima_ko.ko出现在最后一行，可见加载内核模块会导致IMA度量值变化。 

四、实验总结

1. 实验收获：

学到了很多IMA方面的知识，也进一步熟悉了Linux操作系统的命令用法。

2. 总结实验过程中遇到的问题及解决方法：

 IMA功能默认未启动，cat /sys/kernel/security/ima/ascii_runtime_measurements命令不返回正确结果。

解决方案：

修改/boot/grub/grub.cfg文件，在“menuentry ‘Ubuntu‘”后面添加“quiet ima_tcb”来启用IMA功能（如下图所示），再重启机器即可。

3. 总结实验的不足之处，以及进一步的改进措施：

对Linux操作系统的命令还不够熟练，需要进一步操作。