Elastic Compute Service：機密計算執行個體的磁碟度量與加密保護

步驟一：準備受信任環境

受信任環境需滿足以下條件：

• Alibaba Cloud Linux 3作業系統：製作機密系統硬碟的Cryptpilot工具依賴於Alibaba Cloud Linux 3。

• 開通公網IP：機密計算執行個體啟動過程中會訪問Trustee伺服器以擷取解密密鑰。

• 有足夠的空間：取決於您要製作的系統硬碟鏡像檔案的大小，建議您的環境中有超過40 GiB的空閑空間。

步驟二：製作機密系統硬碟鏡像

步驟三：匯入自訂鏡像並建立機密執行個體

1. 上傳自訂鏡像到OSS。

   上傳本地鏡像檔案至OSS，並擷取檔案URL，詳情請參見上傳檔案。

2. 匯入自訂鏡像。

   匯入自訂鏡像時，啟動模式必須為UEFI。

   

3. 匯入成功後，在鏡像詳情頁，修改NVMe驅動為支援。

   

步驟四：使用匯入的自訂鏡像建立機密計算執行個體

1. 使用匯入的自訂建立TDX機密計算執行個體或異構機密計算執行個體。

   建立執行個體時，需要注意以下參數：

   • 鏡像：選擇已匯入的自訂鏡像，並選中機密虛擬機器。

     

   • 公網IP：選中分配公網IPv4地址，以便您的執行個體能夠訪問到Trustee服務以通過遠程證明擷取密鑰。

   • 登入憑證：選擇金鑰組。

     使用Cryptpilot製作的機密系統硬碟暫不支援使用密碼方式登入。

2. （可選）如果您部署了Trustee服務，請在其對應執行個體的安全性群組開放機密執行個體的公網IP訪問入方向8081連接埠的許可權。

   

3. 重啟機密計算執行個體

4. 使用Workbench終端串連機密計算執行個體

   如果可以正常串連執行個體，說明執行個體可以正常訪問Trustee服務並通過遠程證明擷取密鑰。

步驟五：（可選）在Trustee服務中註冊參考值

如果您配置了Trustee作為密鑰的儲存後端，在執行個體的啟動過程中，會向Trustee服務發起請求擷取磁碟解密密鑰。而Trustee服務會通過遠程證明機制對執行個體中的環境進行驗證，檢查其是否運行在TEE執行個體中。在此之上，如果您還想要對所啟動並執行鏡像做驗證，則需要先將鏡像的參考值註冊到Trustee中。

1. 使用Cryptpilot電腦密系統硬碟鏡像的參考值，並儲存在reference-value.json中。

   sudo cryptpilot-fde-host show-reference-value --disk ./confidential-disk.qcow2 | tee ./reference-value.json

   樣本輸出如下，其中466713bf9b2dacca6cd15ff4acd050712e29b4164628e01bd2495411766f36d7ba4560f62537926cf16e08480f1c1804便是該鏡像的參考值：

2. 匯入參考值到Trustee服務中。

   provenance=$(cat ./reference-value.json | base64 --wrap=0)
   cat << EOF > ./register-request.json
   {
       "version" : "0.1.0",
       "type": "sample",
       "payload": "$provenance"
   }
   EOF
   
   rvps-tool register --path ./register-request.json

加固工具說明

為簡化加固流程，我們提供了cryptpilot-enhance工具，該工具整合了鏡像安全強化的最佳實務。

cryptpilot-enhance支援兩種加固模式：

• full：完全加固。移除 SSH 服務，實施最嚴格存取控制。

• partial：部分加固。保留 SSH 服務但強制密鑰認證，適用於需遠程維護的生產環境。

包含如下加固內容：

步驟一：準備環境

1. 建立機密計算執行個體。

   僅支援加密TDX機密執行個體或異構機密執行個體。

2. 遠端連線機密計算執行個體。

   具體操作，請參見使用Workbench登入Linux執行個體。

3. 安裝Cryptpilot。

   sudo yum install -y cryptpilot-crypt

步驟二：建立並掛載雲端硬碟

1. 建立待加密的空資料盤

2. 將建立的資料盤掛載到ECS執行個體上。

3. 初始化資料盤。

   初始化資料盤時，請僅建立分區及檔案系統，不掛載檔案系統，檔案系統需要加密後再掛載。

4. 查看掛載的雲端硬碟及分區資訊。

5. lsblk

   顯示結果如下，表示當前ECS執行個體掛載了兩塊雲端硬碟：

   • /dev/nvme0n1：原有的系統硬碟。

   • /dev/nvme1n1：新增的資料盤，其中有2個新的空白分區（/dev/nvme1n1p1和/dev/nvme1n1p2）。

   

步驟三：建立帶有ext4檔案系統的卷

1. 首先我們需要編寫一個設定檔/etc/cryptpilot/volumes/data0.toml檔案，該檔案定義了一個名為data0的資料卷。

   說明

   設定檔採用TOML配置語言格式，檔案名稱可以是任意以.toml結尾的文字檔，不強制與卷名稱相同。

   下面提供一些典型情境下的配置，請根據實際情況修改其中的配置欄位。

   臨時卷

   # 卷配置
   dev = "/dev/nvme1n1p1"    # 指定要使用的塊裝置，即雲端硬碟的空白分區，本樣本中/dev/nvme1n1p1使用了資料盤的第一個分區。
   volume = "data0"          # 指定卷的名稱，本樣本命名為data0。
   auto_open = false         # true表示系統啟動時會自動開啟該卷；false表示需要手動開啟卷。
   makefs = "ext4"           # 指定要建立的檔案系統類型，本樣本為ext4。
   integrity = true          # true表示啟用資料完整性支援；false表示關閉資料完整性支援。
   
   # 密鑰配置
   [encrypt.otp]             # 指定金鑰儲存區類型，這裡選擇一次性密鑰（OTP）類型。

   持久化卷（使用 Trustee）

   # 卷配置
   dev = "/dev/nvme1n1p2"        # 指定要使用的塊裝置，即雲端硬碟的空白分區，本樣本中 /dev/nvme1n1p2 使用了資料盤的第2個分區。
   volume = "data0"              # 指定卷的名稱，本樣本命名為 data0。
   auto_open = false             # true 表示系統啟動時會自動開啟該卷；false 表示需要手動開啟卷。
   makefs = "ext4"               # 指定要建立的檔案系統類型，本樣本為 ext4。
   integrity = true              # true 表示啟用資料完整性支援；false 表示關閉資料完整性支援。
   
   # 密鑰配置(通過 Trustee KBS 擷取)
   [encrypt.kbs]
   kbs_url = "http://<trustee-ip>:8081/api"               # 將<trustee-ip>替換為Trustee 執行個體的公網 IP 位址
   key_uri = "kbs:///default/local-resources/data0"       # KBS 中儲存 data0 卷密鑰的資源 URI

   持久化卷（使用阿里雲 KMS）

   # 卷配置
   dev = "/dev/nvme1n1p2"        # 指定要使用的塊裝置，即雲端硬碟的空白分區，本樣本中/dev/nvme1n1p2使用了資料盤的第一個分區。
   volume = "data0"              # 指定卷的名稱，本樣本命名為data0。
   auto_open = false             # true表示系統啟動時會自動開啟該卷；false表示需要手動開啟卷。
   makefs = "ext4"               # 指定要建立的檔案系統類型，本樣本為ext4。
   integrity = true              # true表示啟用資料完整性支援；false表示關閉資料完整性支援。
   
   # 密鑰配置
   [encrypt.kms]                 # 指定金鑰儲存區類型，這裡選擇Key Management Service（KMS）類型。
   secret_name = "confidential_cloud_disk_passphrase"   # KMS執行個體中儲存的憑據的名稱，即之前樣本中的confidential_cloud_disk_passphrase。
   # 應用身份憑證內容檔案（clientKey_****.json檔案）中的內容
   client_key = '''
   {
     "KeyId": "KAAP.b183152a-c3bf-43ae-9399-a101607b****",
     "PrivateKeyData": "MIIJ0wIBAzCCCZ8GCSqGSIb3DQE****"
   }
   '''
   client_key_password = "258372e962f5204ce648bc66243f****"    # 憑證口令檔案（clientKey_****_Password.txt檔案）中的內容
   kms_instance_id = "kst-bjj67d004a85ykq80****"               # KMS執行個體ID
   # KMS執行個體CA認證檔案（PrivateKmsCA_kst-******.pem檔案）中的內容
   kms_cert_pem = """
   -----BEGIN CERTIFICATE-----
   MIIDuzCCAqOgAwIBAgIJALTKwWAjvbMiMA0GCSqGSIb3DQEBCwUAMH****
   -----END CERTIFICATE-----
   -----BEGIN CERTIFICATE-----
   MIID3zCCAsegAwIBAgIJAO8qnQyTy8/kMA0GCSqGSIb3DQEBCwUAMH****
   -----END CERTIFICATE-----
   """

2. 查看卷狀態。

   sudo cryptpilot-crypt show data0

   可以看到data0卷的配置資訊：

   • Initialized 列：顯示該卷是否需要初始化，如果是臨時卷則不需要初始化，如果是持久化卷則需要初始化。

   • Opened 列 ： 顯示該卷並未開啟。

     

3. 初始化卷

   sudo cryptpilot-crypt init data0

4. 開啟卷

   sudo cryptpilot-crypt open data0

5. 檢查卷對應的虛擬設備。

   sudo file -Ls /dev/mapper/data0

   卷在被開啟後，將建立一個虛擬塊裝置，其路徑為：/dev/mapper/<卷的名稱>。

   

5. 掛載檔案系統並查看掛載結果。

   1. 將data0卷掛載到/mnt/data0路徑上。

      sudo mkdir -p /mnt/data0
      sudo mount -t ext4 /dev/mapper/data0 /mnt/data0

   2. 查看掛載結果。

      mount | grep data0
      ls -la /mnt/data0/

      回顯結果如下所示，表示卷被成功掛載，且裡面是一個空的ext4檔案系統。

      

6. 關閉卷。

   重要

   • 本樣本中使用的是一次性密鑰（OTP）模型，卷被關閉後，其中儲存的機密資料將完全丟失。

   • 關閉卷之前請停止讀寫該卷的業務進程，並取消卷上的檔案系統掛載，確保該卷沒有被佔用。

   1. 取消掛載。

      sudo umount /mnt/data0

   2. 關閉卷。

      sudo cryptpilot-crypt close data0

      

步驟四：配置執行個體啟動時自動開啟卷

1. 修改設定檔。

   對於需要自動開啟的卷，修改其設定檔中的auto_open欄位的值為true。

2. （條件可選）對於持久化的卷，需要先手動運行sudo cryptpilot-crypt init <卷名稱>初始化後，才能在執行個體啟動時自動開啟卷。

3. 啟動並設定開機自啟動cryptpilot服務。

   重要

   每次修改cryptpilot配置後，都需要啟動並設定開機自啟動cryptpilot服務，才能確保自動開啟卷功能生效。

   sudo systemctl enable --now cryptpilot.service

4. 重啟執行個體。

5. 查看卷狀態。

   sudo cryptpilot-crypt show

   回顯如下所示，表示卷被自動開啟。