機密 VM 的機密運算外掛程式

發行項
03/21/2024

Azure Kubernetes Service (AKS) 會為 Azure 機密運算虛擬機器 (VM) 提供外掛程式。外掛程式 confcom 是精靈集。外掛程式只會針對 AKS 叢集中的 Intel Software Guard Extensions (SGX) 機密 VM 執行。此外掛程式已在 AKS 叢集層級註冊。您可以使用外掛程式輕鬆地管理機密節點。開始之前，請先啟用 AKS 叢集上的外掛程式。

適用於 AKS 的 Intel SGX 裝置外掛程式

SGX 裝置外掛程式會實作 Enclave Page Cache (EPC) 記憶體的 Kubernetes 裝置外掛程式介面。實際上，此外掛程式會使 EPC 記憶體成為 Kubernetes 中的另一個資源類型。使用者可以指定 EPC 的限制，就像其他資源一樣。除了排程函式以外，裝置外掛程式也有助於將 SGX 裝置驅動程式權限指派給機密工作負載容器。 EPC 記憶體型部署 (kubernetes.azure.com/sgx_epc_mem_in_MiB) 的範例實作可供使用。

SGX 引用協助程式的 PSW

執行遠端證明的記憶體保護區應用程式必須產生引用。此引用會提供身分識別的密碼編譯證明與應用程式的狀態，以及記憶體保護區的主機環境。產生引用會依賴使用 Intel 所提供信任的特定軟體元件，而這些元件屬於 SGX 平台軟體元件 (PSW/DCAP) 的一部分。此 PSW 會封裝為對個別節點執行的精靈集。您可以在從記憶體保護區應用程式要求證明引用時，使用 PSW。使用 AKS 提供的服務有助於更有效地維護 PSW 與主機中其他 SW 元件之間的相容性。閱讀以下功能詳細資料。

執行遠端證明的記憶體保護區應用程式需要產生的引用。此引用提供應用程式身分識別、狀態與執行環境的密碼編譯證明。產生作業需要屬於 Intel PSW 一部分之信任的軟體元件。

概觀

注意

只有使用特製化 Intel SGX 硬體的 DCsv2/DCsv3 VM 才需要此功能。

針對執行引用產生作業，Intel 支援兩個證明模式。如需如何選擇哪種類型的資訊，請參閱[證明類型差異] (#attestation-type-differences)。

同處理序：在記憶體保護區應用程式處理序中裝載信任的軟體元件。當您執行本機證明 (單一 VM 節點中 2 個記憶體保護區應用程式之間) 時，此方法非常實用
處理序外：在記憶體保護區應用程式外裝載受信任的軟體元件。這是執行遠端證明時的慣用方法。

根據預設，使用 Open Enclave SDK 建置的 SGX 應用程式會使用同處理序證明模式。以 SGX 為基礎的應用程式允許跨處理序，而且需要額外的裝載。這些應用程式會公開應用程式外部需要的元件，例如 Architectural Enclave Service Manager (AESM)。

強烈建議您使用此功能。此功能可在 Intel 平台更新或 DCAP 驅動程式更新期間，增強記憶體保護區應用程式的運作時間。

證明類型差異

每個容器化應用程式的 PSW 引用產生元件都不需要任何更新。

使用處理序外時，容器擁有者無須管理其容器內的更新。容器擁有者會改為依賴提供的介面，在容器外部叫用集中式服務。

針對跨處理序，因為 PSW 元件過期，所以不擔心失敗。引用產生牽涉到受信任的 SW 元件 - Quoting Enclave (QE) 和 Provisioning Certificate Enclave (PCE)，這是受信任運算基礎 (TCB) 的一部分。這些 SW 元件必須是最新的，以維護證明需求。提供者會管理這些元件的更新。客戶完全不需要處理證明失敗，因為其容器內有過期之信任的 SW 元件。

跨處理序更適合使用 EPC 記憶體。在同處理序證明模式中，每個記憶體保護區應用程式都必須具現化 QE 與 PCE 的複本，以進行遠端證明。使用跨處理序時，容器不會裝載這些記憶體保護區，也不會耗用容器配額中的記憶體保護區記憶體。

另外也有針對防止施行核心的保護。當 SGX 驅動程式串流至 Linux 核心時，記憶體保護區具有更高的權限。此權限允許記憶體保護區叫用 PCE，這會中斷以同處理序模式執行的記憶體保護區應用程式。根據預設，記憶體保護區不會取得此權限。要將此權限授與記憶體保護區應用程式，必須變更應用程式安裝程序。處理跨處理序要求的服務提供者會確保服務透過此權限來安裝。

您不需要檢查 PSW 與 DCAP 的回溯相容性。提供者會驗證 PSW 的引用產生元件更新是否有回溯相容性。此步驟會提前處理相容性問題，並在部署機密工作負載的更新之前加以解決。

機密工作負載的跨處理序證明

跨處理序證明模型適用於機密工作負載。引用要求者與引用產生會個別執行，但位於相同的實體機器上。引用產生會以集中的方式發生，並處理所有實體的引用要求。正確定義介面，並讓介面可供任何實體探索要求引用。

Diagram of quote requestor and quote generation interface.

抽象模型適用於機密工作負載案例。此模型會使用可供使用的 AESM 服務。 AESM 會容器化並部署為 Kubernetes 叢集之間的精靈集。 Kubernetes 保證會將 AESM 服務容器的單一執行個體 (包裝在 Pod 中) 部署至每個代理程式節點上。新的 SGX 引用精靈集會相依於 sgx-device-plugin 精靈集，因為 AESM 服務容器會從 sgx-device-plugin 要求 EPC 記憶體，用以啟動 QE 與 PCE 記憶體保護區。

每個容器都必須在建立期間設定環境變數 SGX_AESM_ADDR=1，這樣才能加入並使用處理序外引用產生。該容器也必須包含套件 libsgx-quote-ex，其會將要求導向預設 UNIX 網域通訊端

應用程式仍然可以像之前一樣使用同處理序證明。然而，您無法在應用程式內同時使用同處理序與跨處理序。處理序外基礎結構預設為可用，且會耗用資源。

注意

若使用 Intel SGX 包裝函式軟體 (OSS/ISV)，執行未修改的容器，通常會為更高階的應用程式，處理與硬體的證明互動。請參閱每個提供者的證明實作。

樣本實作

根據預設，不會針對具有 "confcom" 附加元件的 AKS 叢集啟用此服務。請使用以下命令更新附加元件

az aks addon update --addon confcom --name " YourAKSClusterName " --resource-group "YourResourceGroup " --enable-sgxquotehelper

服務啟動之後，請針對 Open Enclave 型應用程式使用以下 Docker 範例來驗證流程。在 Docker 檔案中設定 SGX_AESM_ADDR=1 環境變數。或者，在部署檔案中設定該變數。如需 Docker 檔案與部署 YAML 詳細資料，請遵循此範例。

注意

Intel 提供的 libsgx-quote-ex 必須封裝在應用程式容器中，跨處理序證明才能正常運作。以下指示具有詳細資料。

# Refer to Intel_SGX_Installation_Guide_Linux for detail
FROM ubuntu:18.04 as sgx_base
RUN apt-get update && apt-get install -y \
    wget \
    gnupg

# Add the repository to sources, and add the key to the list of
# trusted keys used by the apt to authenticate packages
RUN echo "deb [arch=amd64] https://download.01.org/intel-sgx/sgx_repo/ubuntu bionic main" | tee /etc/apt/sources.list.d/intel-sgx.list \
    && wget -qO - https://download.01.org/intel-sgx/sgx_repo/ubuntu/intel-sgx-deb.key | apt-key add -
# Add Microsoft repo for az-dcap-client
RUN echo "deb [arch=amd64] https://packages.microsoft.com/ubuntu/18.04/prod bionic main" | tee /etc/apt/sources.list.d/msprod.list \
    && wget -qO - https://packages.microsoft.com/keys/microsoft.asc | apt-key add -

FROM sgx_base as sgx_sample
RUN apt-get update && apt-get install -y \
    clang-7 \
    libssl-dev \
    gdb \
    libprotobuf10 \
    libsgx-dcap-ql \
    libsgx-quote-ex \
    az-dcap-client \
    open-enclave
WORKDIR /opt/openenclave/share/openenclave/samples/attestation
RUN . /opt/openenclave/share/openenclave/openenclaverc \
    && make build
# this sets the flag for out of proc attestation mode, alternatively you can set this flag on the deployment files
ENV SGX_AESM_ADDR=1 

CMD make run

相反地，在部署 YAML 檔案中設定跨處理序證明模式，如下所示：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: sgx-test
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: sgxtest
        image: <registry>/<repository>:<version>
        env:
        - name: SGX_AESM_ADDR
          value: 1
        resources:
          limits:
            kubernetes.azure.com/sgx_epc_mem_in_MiB: 10
        volumeMounts:
        - name: var-run-aesmd
          mountPath: /var/run/aesmd
      restartPolicy: "Never"
      volumes:
      - name: var-run-aesmd
        hostPath:
          path: /var/run/aesmd

部署應該會成功，並允許您的應用程式使用 SGX 引用協助程式服務來執行遠端證明。

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