[发明专利]面向SGX安全应用的内部隔离方法

说明书

本发明提供了一种面向SGX安全应用的内部隔离方法，利用面向SGX安全应用的内部隔离系统，该系统能够实现设定的系统库，包括一个或多个enclave；所述enclave包括一个或多个线程；所述enclave中的每个线程均包括PKRU寄存器，且所述enclave中每个线程的PKRU寄存器值互不相同，从而所述enclave中的每个线程都能够都有私有的地址空间区域，只能由本线程访问；将运行enclave的操作系统记为不可信的操作系统；本发明利用MPK性能牺牲几乎为零的优势，能够进行内存区域划分，不仅进一步减小了enclave内部程序可信计算基，而且能够满足当前云计算服务应用的安全需求。

技术领域

本发明涉及计算机安全技术领域，具体地，涉及一种面向SGX安全应用的内部隔离方法。

背景技术

可信计算基(TCB)是指为保证计算机系统安全运行的所有集合，包括固件、硬件、软件等。

如专利文献CN101635016B公开的一种连接TCB组件的安全保障系统，该系统包括：应用层TCB组件，其用于实施各可信软件自身设置的安全策略；操作系统层TCB组件，其用于实施信息系统设置的安全策略；以及管道，其在应用层TCB组件与操作系统层TCB组件之间建立，用于实现可信组件与可信组件之间的可信消息传递。本申请还公开一种连接TCB组件的安全保障方法，该方法包括：应用层TCB安全保障步骤，其用于实施各可信软件自身设置的安全策略；操作系统层TCB安全保障步骤，其用于实施信息系统设置的安全策略；管道消息传递步骤，其在应用层TCB组件与操作系统层TCB组件之间建立管道，在可信组件与可信组件之间进行可信消息传递。

针对类似上述基于TCB的现有技术，一旦可信计算基中存在安全隐患或者程序错误，整个系统的安全将受到威胁。相反的，如果TCB之外的部分存在着漏洞，不会对整个系统以及系统运行的程序造成显著影响。目前大多数程序运行过程中，其可信计算基包括CPU硬件，BIOS固件，操作系统以及程序本身的代码等。随着硬件软件的不断发展，上述可信计算基的代码量已经非常庞大，例如Linux内核代码行数已经达到上千万的数量级。随着可信计算基代码数量的增加，其潜在的程序漏洞与错误也相应地增加。一旦这些漏洞被恶意攻击者利用，攻击计算机用户程序成为可能。当前正处于移动互联网时代与大数据信息时代，各种信息的处理与计算都需要借助于计算机的帮助。庞大的可信计算基中的漏洞若被恶意攻击者利用，并窃取计算机用户的敏感数据，例如商业机密，健康数据等，将给计算机用户带来不可估量的损失。

针对上述问题，研究界与工业界提出了许多减小可信计算基的软件、硬件方法。IntelSGX技术是其中之一。利用该技术，用户态应用程序能够创建私有的内存区域，称为enclave。enclave中的数据以加密的形式存储在内存中，只有当enclave中的进程访问时处理器才将其解密，而enclave外的其他部分，包括更高运行权限的操作系统都无法获取明文数据。利用SGX技术，enclave程序在运行过程中，其可信计算基仅仅包括Intel处理器及其enclave自身代码，不包括enclave外的其他部分例如操作系统等，这样以来大大减小了程序运行时的可信计算基。

SGX技术能够有效降低应用程序的可信计算基大小，从而大大提升应用程序的安全性。如何利用SGX提供的enclave抽象进行程序开发成为关键。一方面，当enclave中的程序需要借助enclave外程序完成相应的功能时，会产生进入与退出enclave等操作，带来一定的性能开销。另一方面，随着硬件的快速发展，enclave的安全内存容量在将来也会大大增加。为了性能的考虑，将整个应用程序，甚至直接将libOS应用程序放入enclave中会成为SGX开发的趋势。不过这种做法增加了应用程序可信计算基的大小。