As enterprises migrate their data to cloud infrastructure, they increasingly need a flexible, scalable, and secure marketplace for collaborative data creation, analysis, and exchange among enterprises. Security is a prominent research challenge in this context, with a specific question on how two mutually distrusting data owners can share their data. Confidential Computing helps address this question by allowing to perform data computation inside hardware-based Trusted Execution Environments (TEEs) which we refer to as enclaves, a secured memory that is allocated by CPU. Examples of hardware-based TEEs are Advanced Micro Devices (AMD)-Secure Encrypted Virtualization (SEV), Intel Software Guard Extensions (SGX) and Intel Trust Domain Extensions (TDX). Intel SGX is considered as the most popular hardware-based TEEs since it is widely available in processors targeting desktop and server platforms. Intel SGX can be programmed using Software Development Kit (SDK) as development framework and Library Operating Systems (Library OSes) as runtimes. However, communication with software in the enclave such as the Library OS through system calls may result in performance overhead. In this project, we design confidential data transactions among multiple users, using Intel SGX as TEE hardware and Occlum as Library OS. We implement the design by allowing two clients as data owners share their data to a server that owns Intel SGX capable platform. On the server side, we run machine learning model inference with inputs from both clients inside an enclave. In this case, we aim to evaluate Occlum as a memory-safe Library Operating System (OS) that enables secure and efficient multitasking on Intel SGX by measuring two evaluation aspects such as performance overhead and security benefits. To evaluate the measurement results, we compare Occlum with other runtimes: baseline Linux and Graphene-SGX. The evaluation results show that our design with Occlum outperforms Graphene-SGX by 4x in terms of performance. To evaluate the security aspects, we propose 11 threat scenarios potentially launched by both internal and external attackers toward the design in SGX platform. The results show that Occlum security features succeed to mitigate 10 threat scenarios out of 11 scenarios overall. / När företag migrerar sin data till molninfrastruktur behöver de i allt högre grad en flexibel, skalbar och säker marknadsplats för gemensam dataskapande, analys och utbyte mellan företag. Säkerhet är en framstående forskningsutmaning i detta sammanhang, med en specifik fråga om hur två ömsesidigt misstroende dataägare kan dela sina data. Confidential Computing hjälper till att ta itu med den här frågan genom att tillåta att utföra databeräkning i hårdvarubaserad TEEs som vi kallar enklaver, ett säkert minne som allokeras av CPU. Exempel på maskinvarubaserad TEEs är AMD-SEV, Intel SGX och Intel TDX. Intel SGX anses vara den mest populära maskinvarubaserade TEEs eftersom det finns allmänt tillgängligt i processorer som riktar sig mot stationära och serverplattformar. Intel SGX kan programmeras med hjälp av SDK som utvecklingsram och Library Operating System (Library OSes) som körtid. Kommunikation med programvara i enklaven, till exempel Library OS via systemanrop, kan dock leda till prestandakostnader. I det här projektet utformar vi konfidentiella datatransaktioner mellan flera användare, med Intel SGX som TEE-hårdvara och Occlum som Library OS. Vi implementerar designen genom att låta två klienter som dataägare dela sina data till en server som äger Intel SGX-kompatibel plattform. På serversidan kör vi maskininlärningsmodell slutsats med ingångar från båda klienterna i en enklav. I det här fallet strävar vi efter att utvärdera Occlum som ett minnessäkert Library OS som möjliggör säker och effektiv multitasking på Intel SGX genom att mäta två utvärderingsaspekter som prestandakostnader och säkerhetsfördelar. För att utvärdera mätresultaten jämför vi Occlum med andra driftstider: baslinjen Linux och Graphene-SGX. Utvärderingsresultaten visar att vår design med Occlum överträffar Graphene-SGX av 4x när det gäller prestanda. För att utvärdera säkerhetsaspekterna föreslår vi elva hotscenarier som potentiellt lanseras av både interna och externa angripare mot designen i SGX-plattformen. Resultaten visar att Occlums säkerhetsfunktioner lyckas mildra 10 hotscenarier av 11 scenarier totalt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-307381 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Yulianti, Sri |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2021:878 |
Page generated in 0.0028 seconds