本文介绍如何在g7t、c7t或r7t实例(下文简称为vSGX实例)中构建SGX加密计算环境,并演示如何运行示例代码以验证SGX功能。

前提条件

已创建并登录vSGX实例。
说明 在创建安全增强型实例时,需要选择专用的镜像以使用相关安全特性,更多信息,请参见创建安全增强型实例

背景信息

Intel® SGX以硬件安全保障信息安全,不依赖固件和软件的安全状态,为用户提供物理级的加密计算环境。Intel® SGX通过新的指令集扩展与访问控制机制实现SGX程序的隔离运行,保障关键代码和数据的机密性与完整性不受恶意软件的破坏。不同于其他安全技术,Intel® SGX的可信根仅包括硬件,避免了基于软件的可信根可能自身存在安全漏洞的缺陷,极大地提升了系统安全保障。

阿里云安全增强型实例规格族g7t、c7t、r7t基于Intel® SGX技术提供加密内存,并支持虚拟机形态的SGX技术,您可以在vSGX实例中开发并运行SGX程序。
注意 如果您在Intel SGX Enclave中使用了与硬件相绑定的密钥加密数据(例如基于SGX Sealing),实例所在的宿主机发生变化后将导致无法解密对应数据。建议您在应用层做好数据冗余和备份,以保证应用的可靠性。

检查SGX使能状态

构建SGX加密计算环境前,您可以通过cpuid检查SGX使能状态。本文以Alibaba Cloud Linux 2/3 UEFI镜像为例演示检查过程。

  1. 安装cpuid。
    yum install -y cpuid
  2. 检查SGX使能状态。
    cpuid -1 -l 0x7 |grep SGX
    下图表示SGX已经被正确使能。sgx-install
    说明 SGX被正确使能后,运行SGX程序还需要SGX驱动。阿里云提供的专用镜像已经内置了SGX驱动,如果您没有使用专用镜像,请自行安装SGX驱动。
  3. 检查SGX驱动安装情况。
    ls -l /dev/{sgx_enclave,sgx_provision}
    下图表示已经安装SGX驱动。sgx-driver

构建SGX加密计算环境

为开发SGX程序,您需要在vSGX实例上安装运行时(runtime)、SDK,并配置远程证明服务,建议您使用阿里云提供的专用镜像获得更好的使用体验。这些镜像已搭载SGX驱动,并提供完全兼容Intel® SGX SDK的阿里云TEE SDK。本文以Alibaba Cloud Linux 2/3 UEFI镜像为例演示构建过程,如果您使用Ubuntu、CentOS等Linux镜像,请参考Intel官方提供的Intel® SGX软件安装指南安装所需的驱动、PSW等。

  1. 安装阿里云SGX运行时。
    说明 如果您通过ECS管理控制台创建vSGX实例,会自动安装阿里云SGX运行时。您可以跳过本步骤,直接开始安装阿里云TEE SDK。
    1. 导入阿里云加密计算yum软件源。
      • 公网地址格式:https://enclave-[Region-ID].oss-[Region-ID].aliyuncs.com/repo/alinux/enclave-expr.repo
      • VPC内网地址格式:https://enclave-[Region-ID].oss-[Region-ID]-internal.aliyuncs.com/repo/alinux/enclave-expr.repo
      请将上述地址中的[Region-ID]替换为vSGX实例所在地域的ID。例如,华东1(杭州)地域中的VPC内网导入示例:
      sudo yum install -y yum-utils && \
      sudo yum-config-manager --add-repo \
      https://enclave-cn-hangzhou.oss-cn-hangzhou-internal.aliyuncs.com/repo/alinux/enclave-expr.repo
    2. 安装阿里云SGX运行时。
      yum install -y \
      libsgx-ae-le libsgx-ae-pce libsgx-ae-qe3 libsgx-ae-qve \
      libsgx-aesm-ecdsa-plugin libsgx-aesm-launch-plugin libsgx-aesm-pce-plugin libsgx-aesm-quote-ex-plugin \
      libsgx-dcap-default-qpl libsgx-dcap-ql libsgx-dcap-quote-verify \
      libsgx-enclave-common libsgx-launch libsgx-pce-logic libsgx-qe3-logic libsgx-quote-ex \
      libsgx-ra-network libsgx-ra-uefi libsgx-uae-service libsgx-urts sgx-ra-service \
      sgx-aesm-service
      说明 SGX AESM(Architectural Enclave Service Manager)负责管理启动Enclave、密钥配置、远程认证等服务,默认安装路径为/opt/intel/sgx-aesm-service
  2. 安装阿里云TEE SDK。
    yum install -y sgxsdk
    阿里云TEE SDK完全兼容Intel® SGX SDK,安装阿里云TEE SDK后,您可以参见Intel® SGX Developer Reference开发SGX程序。
    说明 阿里云TEE SDK中包含的Intel® SGX SDK的默认安装目录为/opt/alibaba/teesdk/intel/sgxsdk/
  3. 配置阿里云SGX远程证明服务。
    阿里云SGX远程证明服务完全兼容Intel® SGX ECDSA远程证明服务和Intel® SGX SDK,因此阿里云vSGX实例能够通过远程证明来获得远程提供商或生产者的信任。阿里云SGX远程证明服务为SGX SDK提供下列信息:
    • SGX certificates:SGX证书。
    • Revocation lists:已被撤销的SGX证书列表。
    • Trusted computing base information:可信根信息。
    说明 Intel Ice Lake仅支持基于Intel SGX DCAP的远程证明方式,不支持基于Intel EPID的远程证明方式,您可能需要适配程序后才能正常使用远程证明功能。更多远程证明的信息,请参见attestation-service
    阿里云SGX远程证明服务采用区域化部署,您可以访问vSGX实例所在地域的阿里云SGX远程证明服务来获得最佳的稳定性。安装阿里云TEE SDK后会自动生成远程证明服务的默认配置文件/etc/sgx_default_qcnl.conf,您需要手动修改该文件以适配vSGX实例所在地域的阿里云SGX远程证明服务。
    说明 目前仅中国内地地域支持阿里云SGX远程证明服务,详细信息,请参见地域和可用区
    • 如果vSGX实例已分配公网IP,/etc/sgx_default_qcnl.conf的内容修改如下:
      # PCCS server address
      PCCS_URL=https://sgx-dcap-server.[Region-ID].aliyuncs.com/sgx/certification/v3/
      # To accept insecure HTTPS cert, set this option to FALSE
      USE_SECURE_CERT=TRUE
      请将上述内容中的[Region-ID]替换为vSGX实例所在地域的ID。例如华东1(杭州)地域的修改示例如下:
      # PCCS server address
      PCCS_URL=https://sgx-dcap-server.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sgx/certification/v3/
      # To accept insecure HTTPS cert, set this option to FALSE
      USE_SECURE_CERT=TRUE
    • 如果vSGX实例只有VPC内网IP,/etc/sgx_default_qcnl.conf的内容修改如下:
      # PCCS server address
      PCCS_URL=https://sgx-dcap-server-vpc.[Region-ID].aliyuncs.com/sgx/certification/v3/
      # To accept insecure HTTPS cert, set this option to FALSE
      USE_SECURE_CERT=TRUE
      请将上述内容中的[Region-ID]替换为vSGX实例所在地域的ID。例如华东1(杭州)地域的修改示例如下:
      # PCCS server address
      PCCS_URL=https://sgx-dcap-server-vpc.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sgx/certification/v3/
      # To accept insecure HTTPS cert, set this option to FALSE
      USE_SECURE_CERT=TRUE

验证SGX功能示例一:启动Enclave

阿里云TEE SDK中提供了SGX示例代码用于验证SGX功能,默认位于/opt/alibaba/teesdk/intel/sgxsdk/SampleCode目录下。

本节演示其中的启动Enclave示例(SampleEnclave),效果为启动一个Enclave,以验证是否可以正常使用安装的SGX SDK。

  1. 安装编译工具。
    • 如果为Alibaba Cloud Linux 2 UEFI镜像,安装devtoolset。
      1. 打开阿里云exp源。
        rpmkeys --import http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/epel/RPM-GPG-KEY-EPEL-7 && \
        yum install -y alinux-release-experimentals
      2. 安装devtoolset。
        yum install -y devtoolset-9
      3. 设置devtoolset相关的环境变量。
        source /opt/rh/devtoolset-9/enable
    • 如果为Alibaba Cloud Linux 3 UEFI镜像,安装Development Tools。
      yum groupinstall -y "Development Tools"
  2. 设置SGX SDK相关的环境变量。
    source /opt/alibaba/teesdk/intel/sgxsdk/environment
  3. 编译示例代码SampleEnclave。
    1. 进入SampleEnclave目录。
      cd /opt/alibaba/teesdk/intel/sgxsdk/SampleCode/SampleEnclave
    2. 编译SampleEnclave。
      make
  4. 运行编译出的可执行文件。
    ./app

验证SGX功能示例二:SGX远程证明示例

阿里云TEE SDK中提供了SGX示例代码用于验证SGX功能,默认位于/opt/alibaba/teesdk/intel/sgxsdk/SampleCode目录下。

本节演示其中的SGX远程证明示例(QuoteGenerationSample、QuoteVerificationSample),效果为生成和验证Quote。该示例涉及被挑战方(在vSGX实例中运行的SGX程序)和挑战方(希望验证SGX程序是否可信的一方),其中QuoteGenerationSample为被挑战方生成Quote的示例代码,QuoteVerificationSample为挑战方验证Quote的示例代码。

  1. 安装编译工具。
    • 如果为Alibaba Cloud Linux 2 UEFI镜像,安装devtoolset。
      1. 打开阿里云exp源。
        rpmkeys --import http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/epel/RPM-GPG-KEY-EPEL-7 && \
        yum install -y alinux-release-experimentals
      2. 安装devtoolset。
        yum install -y devtoolset-9
      3. 设置devtoolset相关的环境变量。
        source /opt/rh/devtoolset-9/enable
    • 如果为Alibaba Cloud Linux 3 UEFI镜像,安装Development Tools。
      yum groupinstall -y "Development Tools"
  2. 设置SGX SDK相关的环境变量。
    source /opt/alibaba/teesdk/intel/sgxsdk/environment
  3. 安装SGX远程证明依赖的包。
    yum install -y libsgx-dcap-ql-devel libsgx-dcap-quote-verify-devel
  4. 编译被挑战方示例代码QuoteGenerationSample。
    1. 进入QuoteGenerationSample目录。
      cd /opt/alibaba/teesdk/intel/sgxsdk/SampleCode/QuoteGenerationSample
    2. 编译QuoteGenerationSample。
      make
  5. 运行编译出的可执行文件生成Quote。
    ./app
  6. 编译挑战方示例代码QuoteVerificationSample。
    1. 进入QuoteVerificationSample目录。
      cd /opt/alibaba/teesdk/intel/sgxsdk/SampleCode/QuoteVerificationSample
    2. 编译QuoteVerificationSample。
      make
  7. 对QuoteVerificationSample Enclave进行签名。
    发布对外的正式版Enclave时,您需要提供签名密钥进行签名操作。
    sgx_sign sign -key Enclave/Enclave_private_sample.pem -enclave enclave.so -out enclave.signed.so -config Enclave/Enclave.config.xml
  8. 运行编译出的可执行文件验证Quote。
    ./app

已知问题

Alibaba Cloud Linux 2在内核版本4.19.91-23.al7.x86_64中所包含的SGX驱动在特定情况下存在内存泄露问题,该问题已在最新版本中修复,建议您更新到最新内核版本解决该问题。如果您需要继续使用该内核版本,建议安装补丁规避此问题。
yum install -y alinux-release-experimentals && \
    yum install -y kernel-hotfix-5577959-23.al7.x86_64