实验3 vTPM相关

一、实验目的

1.了解vTPM原理和相关知识；
2.创建具备vTPM的虚拟机；
3.加深对可信计算技术的理解。

二、实验内容

1. 安装seabios，libtpms，swtpm，qemu‐tpm；
2. 启动vTPM；
3. 安装虚拟机。

三、实验环境

系统
ubuntu20.04

硬盘要至少40

四、实验步骤

1.安装相关依赖包；

包括build‐essential，libtool，automake，libgmp‐dev，libnspr4‐dev，libnss3‐dev，openssl ，libssl‐dev，git，iasl，glib‐2.0，libglib2.0‐0，libglib2.0‐dev ，libtasn1‐6‐dev，tpm‐tools，libfuse‐dev，libgnutls‐dev，libsdl1.2‐dev，expect，gawk，socat，libfdt‐dev, libseccomp-dev, libseccomp-dev等

sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install -y build-essential libtool automake libgmp-dev libnspr4-dev libnss3-dev openssl libssl-dev git acpica-tools libglib2.0-0 libglib2.0-dev libtasn1-6-dev tpm-tools libfuse-dev libsdl1.2-dev expect gawk socat libfdt-dev libseccomp-dev libgnutls28-dev expect flex bison ninja-build libjson-glib-dev libpixman-1-dev libsdl2-dev

2.安装seabios

1.安装python

 wget https://www.python.org/ftp/python/3.10.0/Python-3.10.0.tgz
 tar zxf Python-3.10.0.tgz
 ./configure --enable-optimizations --with-ssl --prefix=/usr/local/python-3.10.0
 make
 make install


ln -s /usr/local/python-3.10.0/bin/python3.10 /usr/bin/python3
ln -s /usr/local/python-3.10.0/bin/pip3.10 /usr/bin/pip3

2.编译

git clone https://git.seabios.org/seabios.git
#如果git不下来可以在前面加代理网址http://gh.301.ee/https://git.seabios.org/seabios.git

修改Makefile文件将python改成python3

#编译
make

3.安装libtpms

cd /root
git clone http://gh.301.ee/https://github.com/stefanberger/libtpms
cd libtpms
./bootstrap.sh
./configure --prefix=/usr --with-openssl
make 
make install

4.安装swtpm

cd /root
git clone http://gh.301.ee/https://github.com/stefanberger/swtpm 
cd swtpm
./autogen.sh
./configure --prefix=/usr --with-openssl
make -j4
sudo make install

5.安装qemu

cd /root
wget https://download.qemu.org/qemu-8.0.4.tar.xz
tar xf qemu-8.0.4.tar.xz
cd qemu-8.0.4
./configure --enable-kvm --enable-tpm --enable-sdl 
make 
make install

6.启动vTPM

sudo modprobe cuse
mkdir /tmp/myvtpm0
chown -R tss:root  /tmp/myvtpm0  
swtpm_setup --tpm-state /tmp/myvtpm0  --createek 

export TPM_PATH=/tmp/myvtpm0 
swtpm_cuse -n vtpm0
执行成功后可以看到有/dev/vtpm0 文件
ls /dev/vtpm0 

7.安装虚拟机

(1).网络配置

首先安装如下软件

apt-get install bridge-utils      
apt-get install uml-utilities    

添加网桥，大部分操作都需要 root 权限：
ens33 是你可以上网的网卡的名称

ifconfig ens33 down    # 首先关闭宿主机网卡接口
brctl addbr br0                     # 添加名为 br0 的网桥
brctl addif br0 ens33      # 在 br0 中添加一个接口
brctl stp br0 off                   # 如果只有一个网桥，则关闭生成树协议
brctl setfd br0 1                   # 设置 br0 的转发延迟
brctl sethello br0 1                # 设置 br0 的 hello 时间
ifconfig br0 0.0.0.0 promisc up     # 启用 br0 接口
ifconfig ens33 0.0.0.0 promisc up    # 启用网卡接口
dhclient br0                        # 从 dhcp 服务器获得 br0 的 IP 地址
brctl show br0                      # 查看虚拟网桥列表
brctl showstp br0                   # 查看 br0 的各接口信息

当配置完成之后执行 ifconfig 结果应该如下：

创建一个 TAP 设备，作为 QEMU 一端的接口：

tunctl -t tap0 -u root              # 创建一个 tap0 接口，只允许 root 用户访问
brctl addif br0 tap0                # 在虚拟网桥中增加一个 tap0 接口
ifconfig tap0 0.0.0.0 promisc up    # 启用 tap0 接口
brctl showstp br0                   # 显示 br0 的各个接口

此时网桥的信息应该是：

这样就相当于把两张网卡通过网桥连起来了：
现在只需要启动镜像，指定网络连接模式是 TAP 即可。
在使用命令安装虚拟机之前需要先使用这个命令运行swtpm socket 运行命令如下所示。建议这个命令采用单独的终端运行，后续看到的通信也会更加的明显

mkdir /tmp/mytpm1
swtpm socket --tpm2 --tpmstate dir=/tmp/mytpm1   --ctrl type=unixio,path=/tmp/mytpm1/swtpm-sock   --log level=5 &

(2).安装虚拟机

上传镜像

qemu-img create -f qcow2 ubuntu.qcow2 30G   注意这个路径是你想要把你的虚拟机放在哪个位置

#光盘模式启动镜像安装
qemu-system-x86_64 -display sdl -accel kvm -cdrom ubuntu-20.04.6-live-server-amd64.iso   -m 2048 -boot d -bios bios-256k.bin -boot menu=on   -chardev socket,id=chrtpm,path=/tmp/mytpm1/swtpm-sock   -tpmdev emulator,id=tpm0,chardev=chrtpm   -device tpm-tis,tpmdev=tpm0 -hda ubuntu.qcow2

安装成功后关闭虚拟机：
启动虚拟机

swtpm socket --tpm2 --tpmstate dir=/tmp/mytpm1   --ctrl type=unixio,path=/tmp/mytpm1/swtpm-sock   --log level=5 &
qemu-system-x86_64 -display sdl -accel kvm -m 2048 -boot c -bios bios-256k.bin -boot menu=on -chardev socket,id=chrtpm,path=/tmp/mytpm1/swtpm-sock   -tpmdev emulator,id=tpm0,chardev=chrtpm   -device tpm-tis,tpmdev=tpm0 -hda ubuntu.qcow2 -net nic -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no

可以在 qemu 虚拟机中看到有tpm0,并且安装tpm2-tools之后运行

#在qemu的虚拟机中执行命令
sudo apt-get update
sudo apt-get tpm2-tools

#如果命令成功执行并输出了4位随机字节，说明tpm功能正常
tpm2_getrandom 24