Aktuelle Entwicklungen der Hardwaresicherheit

Im Confidential Computing werden TEEs eingesetzt: VM-basierte TEEs, die eine ganze virtuelle Maschine schützen (etwa AMD SEV-SNP und Intel TDX), und Enklaven-TEEs, die einen Teil einer Anwendung schützen (etwa Intel SGX). Welche Aussage über den Unterschied ist richtig?

  1. AVM-basierte TEEs verschlüsseln den Speicher der virtuellen Maschine nicht und schützen ihn nur durch die Prüfung von Zugriffsrechten; nur Enklaven-TEEs schützen den Speicher durch Verschlüsselung
  2. BVM-basierte TEEs können bestehende Betriebssysteme und Anwendungen nahezu unverändert ausführen, doch dabei wird das gesamte Gastbetriebssystem Teil dessen, dem vertraut werden muss (TCB)
  3. CBei Enklaven gehören auch Betriebssystem und Hypervisor zu dem, dem vertraut werden muss, während bei VM-basierten TEEs nur der CPU vertraut werden muss
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Antwort: B. VM-basierte TEEs können bestehende Betriebssysteme und Anwendungen nahezu unverändert ausführen, doch dabei wird das gesamte Gastbetriebssystem Teil dessen, dem vertraut werden muss (TCB)

Eine Enklave führt nur den Teil einer Anwendung, der Geheimnisse verarbeitet, in einem geschützten Bereich aus; dadurch schrumpft das, dem vertraut werden muss (TCB: Trusted Computing Base), auf die CPU und den Code der Enklave, doch die Anwendung muss aufgeteilt und neu geschrieben werden. Beim VM-basierten Ansatz wird der Speicher der gesamten virtuellen Maschine verschlüsselt und vor dem Hypervisor und den Administratoren des Cloud-Anbieters geschützt, sodass vorhandene Software nahezu unverändert übernommen werden kann. Im Gegenzug gehören das Gastbetriebssystem und die gesamte darauf laufende Software zur TCB, und eine Schwachstelle dort kann Geheimnisse preisgeben. Je kleiner die TCB, desto leichter lässt sie sich prüfen und desto kleiner ist die Angriffsfläche; die Wahl ist daher eine Abwägung zwischen Benutzerfreundlichkeit und dem Umfang dessen, dem vertraut werden muss.

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Weitere Fragen zu Aktuelle Entwicklungen der Hardwaresicherheit

  1. Warum galt bei VM-basierten TEEs die Verschlüsselung des Speichers virtueller Maschinen allein als unzureichend, sodass wie bei AMD SEV-SNP Mechanismen zum Schutz der Speicherintegrität hinzugefügt wurden? Welche Begründung ist richtig?
  2. Betrachtet wird eine Schaltung, die eine Speicherverschlüsselung um Manipulationserkennung und Replay-Schutz ergänzt. Für jede 64-Byte-Cache-Zeile werden ein 8-Byte-MAC (ein Code zur Erkennung von Manipulationen) und ein 8-Byte-Zähler, der bei jedem Schreibvorgang erhöht wird, im Hauptspeicher abgelegt. Welcher zusätzliche Speicherbedarf ergibt sich im Verhältnis zur geschützten Datenmenge, wenn der Baum zum Schutz der Zähler unberücksichtigt bleibt?
  3. Im Confidential Computing prüft der Verifikationsserver des Nutzers (der Prüfer) den Attestation-Bericht, den er von einer VM-basierten TEE erhalten hat, bevor er den Schlüssel zum Entschlüsseln der Daten übergibt. Welche Kombination von Prüfpunkten des Prüfers ist am besten geeignet?
  4. Mit Stand Mitte der 2020er-Jahre bietet manche GPU für Rechenzentren Funktionen, mit denen sie sich zusammen mit der TEE einer CPU für Confidential Computing nutzen lässt. Welche Aussage beschreibt das Prinzip dieses Mechanismus richtig?
  5. Welche Beschreibung des in Arm CCA (Confidential Compute Architecture) eingeführten Realm ist richtig?