Wie implementiert man Confidential Computing in Intel SGX?

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Internettechnologie werden immer mehr Daten in der Cloud gespeichert. Diese Daten enthalten persönliche Datenschutzinformationen, Geschäftsgeheimnisse und andere wichtige Informationen. Mit der Zentralisierung der Datenspeicherung und -verarbeitung sind jedoch die Datensicherheitsprobleme der Benutzer immer wichtiger geworden. Um dieses Problem zu lösen, hat Intel die Sicherheits-Coprozessor-Technologie SGX (Software Guard Extensions) vorgeschlagen, die Benutzerdaten auf Hardwareebene schützen kann. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie Confidential Computing in Intel SGX implementieren.

1. Überblick über die SGX-Architektur

SGX ist eine von Intel eingeführte sichere Hardware-Erweiterungstechnologie, die eine vertrauenswürdige Ausführungsumgebung für Anwendungen bereitstellen kann, sodass Anwendungen sicher in nicht vertrauenswürdigen Umgebungen ausgeführt werden können und gleichzeitig Anwendungen geschützt werden. Die SGX-Technologie teilt einen Teil des Speichers in der CPU in eine sichere Ausführungsumgebung (Enklave) auf. Nur Anwendungen, die in der Enklave ausgeführt werden, dürfen auf die Daten in der Enklave zugreifen, und auf den Speicher in der Enklave kann nicht von außen zugegriffen werden OS (Betriebssystem) Auf Daten innerhalb der Enklave kann nicht direkt zugegriffen werden.

2. Grundkonzept von Secure Computation

Secure Computation ist eine Forschung zu Algorithmen, die private Informationen zuverlässig verarbeiten. Ziel ist es, die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von Daten während des Berechnungsprozesses zu wahren. Die allgemeine Form des vertraulichen Rechnens besteht darin, dass mehrere Teilnehmer Berechnungen durchführen, ohne ihre privaten Eingabeinformationen preiszugeben, und schließlich die Berechnungsergebnisse erhalten.

In einem medizinischen Datenszenario muss beispielsweise ein Krankenhaus die privaten Daten seiner Patienten mit einem anderen Krankenhaus teilen, um eine bessere Forschung zur Krankheitsprävention durchzuführen. Die entsprechenden Daten verfügen jedoch über Datenschutzattribute und können nicht öffentlich geteilt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, vertrauliche Computertechnologie zu verwenden, um die Daten der beiden Krankenhäuser während des Berechnungsprozesses zu schützen und die Berechnung abzuschließen, ohne private Daten preiszugeben. SGX kann als Implementierung einer vertrauenswürdigen Ausführungsumgebung im Confidential Computing verwendet werden.

3. Grundlagen des Confidential Computing in SGX

1. Erstellung und Isolierung einer Enklave

Das erste, was Sie tun müssen, ist, eine Enklave zu erstellen und die Geschäftslogik der Anwendung in der Enklave zu platzieren, um die Sicherheit des Codes zu gewährleisten Daten. Während der Erstellung wird die Enklave verschlüsselt und kann nur von einer bestimmten CPU ausgeführt werden. Sensible Daten in der Anwendung müssen im Enclave-Speicher gespeichert werden, um sicherzustellen, dass die sensiblen Daten nicht verloren gehen. Gleichzeitig muss die Enklave auch sicher von anderen Anwendungen und dem Kernel isoliert sein, um zu verhindern, dass externe Angriffsprogramme die Enklave zerstören, und um die interne Sicherheit der Enklave zu gewährleisten.

2. Verwendung des SGX SDK

SGX SDK bietet einige Programmierschnittstellen und Entwicklungstools, um Anwendungen bei der Implementierung von Confidential Computing zu unterstützen. Die von SGX SDK bereitgestellte Bibliothek umfasst eine große Anzahl von Funktionen, die Berechnungen auf vertrauliche Weise durchführen, wie z. B. Zufallszahlengenerierung, Algorithmusverschlüsselung und Authentifizierung. Anwendungen können diese Funktionen für Verschlüsselungsberechnungen direkt aufrufen. Gleichzeitig bietet das SGX SDK auch eine Vielzahl von Authentifizierungs- und Verschlüsselungsalgorithmen sowie Schlüsselverwaltung und andere grundlegende Dienste.

3. Fernaufruf der Enklave

In vertraulichen Computeranwendungen werden Enklaven normalerweise auf mehreren Computern bereitgestellt, wobei einige Enklaven als Server und andere als Clients fungieren. Immer wenn der Client eine vom Server bereitgestellte Funktion oder Adresse aufrufen muss, wird ein Enclave-Remote-Aufruf durchgeführt. In SGX gelten Remote-Aufrufe als besonderes Sicherheitsproblem und erfordern eine Reihe von Sicherheitsüberlegungen, wie z. B. den Schutz von Zeigern, Speicherzuordnung usw., genau wie Verzeichnisbäume.

4. Tipps zur Implementierung von Secure Computing mit SGX

1. Schutz der Codesicherheit

Um die Codesicherheit von Anwendungen in der Enklave zu schützen, müssen die im SGX SDK bereitgestellten Tools zur Verschlüsselung und Überprüfung verwendet werden. Insbesondere empfiehlt es sich, die Anwendung und die vertrauenswürdige Ausführungsumgebung in SGX separat zu kompilieren und zu signieren, um sicherzustellen, dass die erforderliche Authentifizierungs- und Datenschutzlogik korrekt ausgeführt wird. Nur so können die Daten und der Code in der Anwendung vollständig geschützt und die Sicherheit des Rechenprozesses gewährleistet werden.

2. Schutz der Informationssicherheit

Um sensible Daten in der Anwendung zu schützen, müssen sie in der Enklave gespeichert werden, um Lecks zu verhindern. Gleichzeitig muss eine Verschlüsselung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass sensible Daten geschützt sind. Wenn andere Anwendungen auf die Daten in der Enklave zugreifen müssen, sollte die API im SGX SDK für die Netzwerkdatenübertragung verwendet werden. Im Allgemeinen handelt es sich bei diesem Prozess um einen RPC-Prozess (Remote Procedure Call), der jetzt für die sichere Datenübertragung und den Schutz über Enclave verfügbar ist.

3. Codeoptimierung

Gleichzeitig ist bei komplexer Kommunikationslogik auch die Codeoptimierung sehr wichtig. In einem Anwendungsszenario für die Ölexploration müssen beispielsweise die Druck- und Temperaturänderungen des gesamten Ölfelds berechnet werden, die Berechnung erfordert jedoch viel Zeit und Rechenressourcen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Code optimiert werden, um die Ausführungszeit des synchronen Codes zu minimieren, wodurch die Recheneffizienz verbessert und Rechenressourcen gespart werden.

5. Fazit

Confidential Computing ist eine sehr wichtige Technologie. Im Informationszeitalter sind Datenvertraulichkeit und -integrität sehr wichtig für die Vertrauensbeziehung zwischen Dienstleistern und Kunden. Die Intel SGX-Technologie bietet hervorragende technische Unterstützung für vertrauliches Computing und hilft Entwicklern, eine vertrauenswürdige Ausführungsumgebung zu schaffen und die Sicherheit wichtiger Informationen zu schützen. Unter der Prämisse, die Datensicherheit zu gewährleisten, werden die Effizienz der Dienste und die Effektivität des gesamten Systems verbessert. Es besteht die Hoffnung, dass es mit der Entwicklung der Technologie zu weiteren Innovationen und Anwendungsszenarien bei der Anwendung von Confidential Computing und der SGX-Technologie kommen wird.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie implementiert man Confidential Computing in Intel SGX?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!