Trusted Platform Module

Wat is een Trusted Platform Module?

Een Trusted Platform Module (TPM) is een gestandaardiseerde beveiligingschip, of een functie in de processor-firmware, die cryptografische sleutels genereert en opslaat, metingen van het opstartproces vastlegt en die metingen betrouwbaar kan aantonen aan een andere partij. De specificatie komt van de Trusted Computing Group (TCG); TPM 1.2 werd in 2009 internationale norm als ISO/IEC 11889:2009 en TPM 2.0 in 2015 als ISO/IEC 11889:2015. In de OT geeft een TPM industriële pc’s, HMI’s, engineering stations, firewalls, gateways en edge devices een identiteit en sleutelopslag die niet met een simpele schijfkopie te stelen zijn.

Let op: de afkorting TPM wordt in de industrie ook gebruikt voor Total Productive Maintenance, een onderhoudsfilosofie. Dit artikel gaat uitsluitend over de beveiligingschip.

🧠 Hoe werkt een TPM?

Een TPM is een kleine, afgeschermde computer met een eigen processor, eigen geheugen en eigen firmware. Het besturingssysteem praat ermee via een vaste commandoset, maar krijgt nooit direct toegang tot de geheime sleutels. De belangrijkste bouwstenen zijn:

• Sleutelhiërarchieën - TPM 2.0 kent drie hiërarchieën: platform, storage en endorsement. Elke hiërarchie heeft een eigen primaire sleutel die uit een intern geheim wordt afgeleid. Gewone sleutels worden onder zo’n primaire sleutel aangemaakt en verlaten de chip alleen versleuteld.
• Endorsement Key (EK) - een unieke sleutel per chip, vaak met een EK-certificaat van de fabrikant. Daarmee kunt u aantonen dat u met een echte TPM praat.
• Platform Configuration Registers (PCR’s) - registers die hashes van firmware, bootloader en configuratie bijhouden. Het PC Client-profiel schrijft ten minste één bank van 24 PCR’s voor. Een PCR kan niet worden overschreven, alleen worden uitgebreid (“extend”): de nieuwe waarde is de hash van de oude waarde plus de nieuwe meting.
• Sealing - een geheim wordt aan bepaalde PCR-waarden gekoppeld. De TPM geeft het alleen vrij als het systeem in precies dezelfde toestand opstart. Dat is het principe achter BitLocker op Windows en achter TPM-gebonden schijfversleuteling onder Linux.
• Attestatie - met een Attestation Key ondertekent de TPM een “quote” van de PCR-waarden. Een beheerserver vergelijkt die met verwachte waarden en het meetlogboek, en ziet zo of een apparaat met ongewijzigde firmware is gestart.
• Bescherming tegen raden - na te veel foute pogingen voor een wachtwoord of PIN schakelt de TPM over op een lockout. Brute force op een korte PIN wordt daardoor onpraktisch.

Een TPM voorkomt niet zelf dat gemanipuleerde software opstart; Secure Boot blokkeert dat. De TPM meet en onthoudt wat er is opgestart (measured boot) en weigert sleutels vrij te geven als die meting afwijkt.

🔧 Welke soorten TPM bestaan er?

Niet elke TPM is een losse chip. Voor een risicoafweging maakt de vorm veel uit:

Bij gevirtualiseerde SCADA- en historian-servers krijgt u dus vrijwel altijd een vTPM. Die biedt dezelfde functies, maar de vertrouwensbasis ligt in de hypervisor.

🔄 Wat is het verschil tussen TPM, HSM en software-sleutelopslag?

TPM en HSM vullen elkaar aan. Een fabrikant ondertekent firmware met een sleutel in een HSM (firmware signing); het apparaat controleert die handtekening bij het starten en gebruikt de TPM voor zijn eigen identiteit.

🏭 Waarvoor gebruikt u een TPM in industriële omgevingen?

• Schijfversleuteling van engineering stations en laptops - projectbestanden en PLC-programma’s zijn bedrijfskritiek. Met TPM-gebonden versleuteling is een gestolen schijf onleesbaar.
• Apparaatidentiteit voor 802.1X en VPN - de privésleutel van een clientcertificaat wordt in de TPM aangemaakt en is niet exporteerbaar. Een aanvaller die de configuratie kopieert, kan zich niet als dat apparaat voordoen. Zo is de authenticatie van het apparaat aan de hardware gebonden.
• Certificaten voor OPC UA, HTTPS en SSH - applicatie-instantiecertificaten en hostsleutels op gateways kunt u aan de hardware binden in plaats van in een bestand te bewaren.
• Integriteit van edge devices - bij edge computing staan apparaten vaak buiten een afgesloten ruimte. Measured boot en remote attestation laten zien of firmware of besturingssysteem is gewijzigd.
• Zero Trust en conditionele toegang - een beheerplatform laat een apparaat alleen toe als de attestatie klopt.
• Sleutelopslag in embedded systemen - veel industriële gateways bevatten een discrete TPM 2.0 of een vergelijkbaar secure element.

🔐 Welke eisen stellen normen en wetgeving?

IEC 62443-4-2, het deel van de IEC 62443-reeks met technische eisen aan componenten, noemt TPM’s niet bij naam, maar veel eisen zijn er direct mee in te vullen. De uitbreidingen “Hardware security for authenticators” (CR 1.5 RE 1), “Hardware security for public key-based authentication” (CR 1.9 RE 1) en de variant voor symmetrische sleutels (CR 1.14 RE 1) vragen op de hogere security levels om hardwarebescherming van sleutels. CR 3.12 en 3.13 gaan over het inrichten van roots of trust van leverancier en eigenaar, en EDR/HDR/NDR 3.14 eist integriteit en, als uitbreiding, authenticiteit van het opstartproces. Voor uw ISO 27001-beheersmaatregelen rond cryptografie en voor de essentiële eisen van de Cyber Resilience Act is een TPM een gangbare manier om sleutels en integriteit aantoonbaar te beschermen, al schrijft geen van beide een TPM voor.

⚠️ Hoe veilig is een TPM in de praktijk?

Een TPM is sterk, maar niet onkwetsbaar. Bekende voorbeelden:

Wat u hieruit leert:

1. Neem TPM-firmware op in uw patchmanagement - de meeste van deze lekken zijn met firmware-updates verholpen.
2. Gebruik een pre-boot PIN waar fysieke toegang mogelijk is. Een TPM die zonder PIN een sleutel vrijgeeft, beschermt niet tegen iemand met tijd, gereedschap en het apparaat in handen.
3. Combineer met fysieke maatregelen - afgesloten kasten en hardening blijven nodig.
4. Leg vast welke apparaten welke TPM hebben - vorm, versie en firmwareversie horen in uw asset-inventaris.

🛠️ Hoe zet u een TPM stapsgewijs in?

1. Inventariseer - controleer per IPC en HMI of er een TPM 2.0 is en of die in de UEFI-instellingen aan staat. Oudere apparaten hebben vaak alleen TPM 1.2 of niets.
2. Schakel UEFI Secure Boot in en leg de verwachte PCR-waarden vast na een schone installatie.
3. Activeer schijfversleuteling met PIN op mobiele en fysiek bereikbare systemen. Bewaar herstelsleutels centraal en niet uitsluitend op de systemen die u ermee wilt herstellen.
4. Rol certificaten uit met niet-exporteerbare sleutels via uw certificaatbeheer voor 802.1X, VPN en OPC UA.
5. Plan updates zorgvuldig - een BIOS- of firmware-update kan PCR-waarden veranderen. Zonder voorbereiding, zoals het tijdelijk opschorten van BitLocker, vraagt het systeem na de update om de herstelsleutel, wat op een productielijn stilstand betekent.
6. Test herstel - oefen het terugzetten van een versleuteld engineering station voordat u het in een incident nodig hebt.

❓ Veelgestelde vragen

Is een TPM hetzelfde als Total Productive Maintenance?

Nee, de afkorting TPM heeft in de industrie twee betekenissen. In cybersecurity staat TPM voor Trusted Platform Module, een chip die sleutels beschermt en het opstartproces meet. Total Productive Maintenance is een onderhoudsmethode uit de productie en heeft niets met deze chip te maken.

Heeft elke industriële pc een Trusted Platform Module?

Nee, maar nieuwere industriële pc’s en panel-pc’s hebben vaak een discrete TPM 2.0 of een firmware-TPM in de processor. Oudere systemen hebben soms TPM 1.2 of geen TPM. Controleer het datablad en de UEFI-instellingen, want een TPM staat niet altijd standaard aan.

Wat is het verschil tussen TPM 1.2 en TPM 2.0?

TPM 2.0 ondersteunt meerdere algoritmen, waaronder SHA-256, ECC en AES, terwijl TPM 1.2 vastzit aan SHA-1 en RSA. TPM 2.0 heeft drie sleutelhiërarchieën in plaats van één en is vereist voor Windows 11. Voor nieuwe OT-systemen is TPM 2.0 de norm.

Beschermt een TPM tegen ransomware?

Een TPM houdt ransomware niet tegen die op een draaiend systeem met geldige rechten bestanden versleutelt. Een Trusted Platform Module helpt wel tegen manipulatie van firmware en bootloader en voorkomt dat gestolen sleutels op een ander apparaat bruikbaar zijn. Back-ups, segmentatie en patchen blijven daarom nodig.

Kan een TPM-sleutel worden gekopieerd naar een nieuw apparaat?

Niet-exporteerbare sleutels blijven in de TPM en kunnen niet worden gekopieerd; dat is juist het doel. Bij vervanging van een apparaat maakt u daarom nieuwe sleutels aan en vraagt u nieuwe certificaten aan. Bewaar herstelsleutels voor schijfversleuteling altijd apart, anders zijn de gegevens na een moederbordwissel verloren.

Is een firmware-TPM net zo veilig als een discrete TPM?

Een firmware-TPM en een discrete TPM hebben elk eigen zwakke plekken. Een discrete TPM heeft eigen afgeschermde hardware maar een afluisterbare bus; een firmware-TPM heeft geen externe bus maar deelt hardware met de processor. Voor de meeste OT-toepassingen zijn beide geschikt, mits u de firmware actueel houdt en een PIN gebruikt waar fysieke toegang mogelijk is.

📌 Samengevat

Een Trusted Platform Module (TPM) is de hardwarebasis voor vertrouwen in een apparaat: niet-kopieerbare sleutels, metingen van het opstartproces en attestatie. In OT-omgevingen beschermt een TPM engineering stations, HMI’s, gateways en edge devices tegen diefstal van sleutels en ongemerkte wijzigingen in firmware. Het werkt alleen goed als onderdeel van defense in depth, met actuele firmware, een PIN waar dat nodig is en goed geregeld sleutelherstel.

Een TPM maakt de identiteit en integriteit van een OT-apparaat aantoonbaar, maar vervangt geen patchbeleid, fysieke beveiliging of herstelprocedure.