2023云原生机密计算最佳实践白皮书-72页_28mb

机密计算简介与现状

数据安全与机密计算

• 数据生命周期包括静态（At-Rest）、传输中（In-Transit）和使用中（In-Use）状态。
• 机密计算（Confidential Computing）：通过对称加密保护使用中的数据，其核心功能包括：
  • 数据机密性保护：未经授权实体无法访问TEE内存数据。
  • 数据完整性保护：防止篡改通过度量值验证。
  • 可证明性：硬件签名确保TEE状态可信。
• 面临困境：
  1. 用户认知不足，难以将技术与业务关联。
  2. 技术门槛高，开发复杂。
  3. 场景适用性有限，主要针对隐私计算和金融领域。
  4. 信任根和信任模型问题，尤其在云环境中。

云原生机密计算SIG（云原生机密计算特别兴趣组）

• 愿景：构建安全、易用、与多种硬件兼容的机密计算技术栈。
• 核心项目：
  • 海光CSV机密容器：支持CSV1-3版本，提供加密内存与远程认证。
  • Intel CCZoo：基于SGX/TDX的端到端安全解决方案参考案例。
  • InclavareContainers：面向云原生的轻量级TEE容器运行时。
  • Apache Teaclave：跨平台机密容器技术，支持Java生态。
  • Intel SGX/TDX SDK及PSW/DCAP：基础软件开发套件与远程证明服务。

技术细节与硬件支持

• 硬件虚拟化技术：
  • 海光CSV：ChinaSecureVirtualization，支持内存加密，SDM密钥管理。
  • Intel SGX：SGXSDK、PSW/DCAP提供远程证明与开发支持。
  • Intel TDX：提供系统级可信域（TD），支持机密虚拟机。
  • AMD SEV：支持内存加密，用于云虚拟机的可信计算。
  • ARM CCA：基于Arm TrustZone，提供机密计算参考方案。

编程框架与运行时底座

• 软件栈：
  • CommonCrypto库
  • Intel HE Toolkit：同态加密能力，加速隐私保护计算。
  • Apache Teaclave Java SDK：简化Java生态下SGX开发。
  • RATS-TLS：跨平台双向认证协议，支持多种TEE。

云原生部署与最佳实践

• 海光CSV机密容器部署：
  • 支持Pre-Attestation与Runtime-Attestation认证模式。
  • 适用于Kubernetes环境与TEE容器技术栈（InclavareContainer等）。
• Intel SGX虚拟机部署：
  • 通过LibOS（Gramine/Occlum）构建轻量化TEE环境。
  • 结合Gramine实现多角色联邦学习场景。

示例与资源下载

• TensorFlow Serving在线推理：部署在SGX环境，满足隐私保护需求。
• 横向联邦学习方案：支持多方安全训练的TEE架构部署。
• 隐私集合求交（PSI）方案：基于SGX/TDX的RATS-TLS远程证明。
• PPML解决方案：结合BigDL-LLM与Kubernetes实现端到端机器学习保护。