Occlum: 基于Intel SGX的轻量级LibOS

项目位置链接

https://github.com/occlum/occlum

项目归属SIG

云原生机密计算SIG

技术自身介绍

背景

数据在使用中的隐私安全问题越来越受到业界的广泛关注。其中，基于硬件的TEE技术，尤其是英特尔® 软件防护扩展（英特尔® SGX）是TEE技术里应用最广泛的。它提供基于硬件的内存加密，隔离内存中的特定应用代码和数据，能够更有效地抵御多种类型的攻击。它可显著加强数据安全，满足对于机密计算的广泛需求。英特尔® SGX 允许为用户级代码分配专用内存区域（Encalve，安全飞地），以免受到拥有更高权限的进程的影响。英特尔® SGX 经过了严格测试，是业界广泛部署的基于硬件的数据中心可信执行环境 (TEE)，大幅减少了系统中的攻击面。

问题&挑战

传统的基于SGX SDK的编程方式，对应用开发者来说是一个极大的挑战。它需要应用开发者在熟悉TEE/SGX SDK的基础上，重新设计，分割，编译已有的应用，对广发应用TEE技术于各种应用来说，难度极大。

解决方案

Occlum是基于SGX基础上实现的一套轻量级LibOS，大大简化了应用开发者的难度。使用 Occlum 后，机器学习工作负载等只需修改极少量（甚至无需修改）源代码即可在英特尔® SGX 上运行，以高度透明的方式保护了用户数据的机密性和完整性。

应用场景

场景描述

Occlum为蚂蚁摩斯（TEE 服务平台，将 TEE 能力作为一种 SaaS 服务开放出来）提供技术底座。 Occlum为Intel的一个分布式的隐私保护机器学习（Privacy Preserving Machine Learning, PPML）平台提供TEE技术底座。

应用效果

总体上来说，Occlum强大高效的LibOS使得用户的应用可以很方便的运行在TEE环境里，大大推动了TEE机密计算生态的发展。无论是在机密数据库（MySQL，PosrgreSQL，MongoDB），还是大数据、机器学习领域（PyTorch，Tensorflow，Spark），Occlum都有实例证明了其性能和兼容性的优秀。