SGX，為數(shù)據(jù)處理構(gòu)建硬件級 “安全隔離區(qū)” | 至強秘笈

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英特爾商用頻道 | 2021-09-18 10:08

【數(shù)據(jù)猿導(dǎo)讀】讓數(shù)據(jù)實現(xiàn)“可用而不可見”的、更為安全的共享

SGX，為數(shù)據(jù)處理構(gòu)建硬件級 “安全隔離區(qū)” | 至強秘笈

通過數(shù)據(jù)協(xié)同，引入更多源、多維、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)來打破數(shù)據(jù)孤島，已成為各行各業(yè)深入開展大數(shù)據(jù)和AI應(yīng)用，充分挖掘數(shù)據(jù)價值，進(jìn)而加速推進(jìn)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型進(jìn)程的共識。但數(shù)據(jù)安全與隱私是否能獲得充分保障，依然是將其付諸實踐的重要前提。因此，越來越多的企業(yè)客戶都開始全力探索包括聯(lián)邦學(xué)習(xí)在內(nèi)的隱私計算方案，以求讓數(shù)據(jù)實現(xiàn)“可用而不可見”的、更為安全的共享。

今天我們要解讀的至強秘笈，就與英特爾® 軟件防護(hù)擴(kuò)展（Software Guard Extension, SGX）技術(shù)及其主要用途——隱私計算密切相關(guān)。作為可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）的重要技術(shù)實現(xiàn)，如圖一所示，英特爾® SGX能在CPU的支持下，在內(nèi)存等特定硬件環(huán)境中構(gòu)建出一個可信安全的“飛地”（Enclave）。這種飛地獨立于操作系統(tǒng)、虛擬機(jī)以及BIOS系統(tǒng)之外，也就是說，即便這些比客戶應(yīng)用程序更底層的基礎(chǔ)軟件或系統(tǒng)在惡意攻擊中淪陷，由英特爾® SGX技術(shù)生成的飛地也可以通過基于硬件的、增強型的安全防護(hù)更有效地阻斷這些攻擊，盡力避免其中的數(shù)據(jù)或代碼被竊取或篡改。

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圖片圖一英特爾® SGX安全方案示意圖

這種飛地的概念，其實很像大規(guī)模傳染病爆發(fā)期間常見的、被嚴(yán)防死守的隔離區(qū)或?qū)ｉT的隔離醫(yī)院。但與醫(yī)療防疫場景中主要隔離患者或潛在傳染者不同，SGX技術(shù)生成的飛地所容納的，是那些需要受到嚴(yán)密保護(hù)的應(yīng)用代碼或關(guān)鍵數(shù)據(jù)，它們一旦進(jìn)入飛地，就如同未感染的人進(jìn)入到安全隔離區(qū)，會得到重重保護(hù)，縱使隔離區(qū)外的病毒肆虐，隔離區(qū)內(nèi)各種消毒防疫措施也能讓病毒難再靠近他們一步。

在提供這種隔離效用的同時，英特爾® SGX也提供了完備的遠(yuǎn)程鑒權(quán)能力，這猶如一套完備可靠的、用于隔離區(qū)準(zhǔn)入的檢疫認(rèn)證流程，它可讓數(shù)據(jù)、代碼的傳遞及進(jìn)入飛地的動作變得更為安全牢靠。

當(dāng)然，封閉隔離區(qū)越大，就意味著它能為更多人提供隔離保護(hù)的服務(wù)。出于類似的考慮，英特爾在其面向單路和雙路的全新第三代至強® 可擴(kuò)展處理器中，對英特爾® SGX技術(shù)進(jìn)行了全面強化，最高可在一個雙路系統(tǒng)中支持1TB容量的飛地空間。更大的飛地空間，就能容納更多、更大體量的應(yīng)用程序和核心數(shù)據(jù)，為企業(yè)實現(xiàn)更大數(shù)據(jù)量的隱私計算打下基礎(chǔ)。

得益于英特爾® SGX原生的、基于硬件的高安全防護(hù)級別，及其與隱私計算，特別是聯(lián)邦學(xué)習(xí)出色的適配性，傳統(tǒng)行業(yè)中較早涉足大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)的金融行業(yè)企業(yè)，立即就看中了它的應(yīng)用潛力，開始了相關(guān)用例的探索。

平安集團(tuán)旗下的智能科技服務(wù)提供商平安科技，就基于英特爾® SGX，以“云-邊-終端”服務(wù)架構(gòu)打造了具有數(shù)據(jù)隱私保護(hù)能力的蜂巢平臺，可高效解決“云邊協(xié)同”這一重要趨勢與邊緣和終端設(shè)備對數(shù)據(jù)和模型仍缺乏有效保護(hù)這一現(xiàn)實之間的矛盾。

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圖二具有“云-邊-終端”服務(wù)架構(gòu)的平安科技蜂巢平臺

從圖二所示的架構(gòu)可以看到，蜂巢平臺利用英特爾® SGX分別在云端和邊緣節(jié)點的服務(wù)器內(nèi)存中開辟出安全的“飛地”?？蛻艨稍谠贫嘶谟⑻貭?reg; SGX和蜂巢隱私計算方案對模型進(jìn)行訓(xùn)練，并通過“飛地”間的安全通道向邊緣推送最新模型。在邊緣，得益于“飛地”對部署在邊緣節(jié)點的離線模型以及對來自邊緣和終端的數(shù)據(jù)所進(jìn)行的有效保護(hù)，聯(lián)邦預(yù)測得以更安全地運行。同時，蜂巢算子還可結(jié)合Graphene等Lib○S，支持自定義模型聯(lián)邦預(yù)測/訓(xùn)練。目前，蜂巢平臺已能支持多種深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)模型在金融、醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域和場景中的應(yīng)用。

與此同時，擁有雄厚技術(shù)優(yōu)勢和海量數(shù)據(jù)積累的互聯(lián)網(wǎng)和公有云企業(yè)自然也不會“落伍”，許多亟待開展數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用、又對數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)有著嚴(yán)苛需求的大廠，也在加速部署和應(yīng)用英特爾® SGX技術(shù)。

在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域深耕人工智能基礎(chǔ)技術(shù)，并打造了開源深度學(xué)習(xí)平臺“飛槳”（PaddlePaddle）的百度，就選擇英特爾® SGX作為基礎(chǔ)，來構(gòu)建自家的MesaTEE 安全計算平臺。該平臺能與飛槳開源深度學(xué)習(xí)平臺展開聯(lián)動，從而為飛槳的用戶們帶來可定制的機(jī)密計算能力。

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圖三基于英特爾® SGX的百度MesaTEE平臺與百度飛槳平臺聯(lián)動

如圖三所示，在運行過程中，MesaTEE平臺能以Executor插件的形式在飛槳平臺上構(gòu)建基于Graphene-SGX等LibOS組件的英特爾® SGX安全可信環(huán)境，并將特定的深度學(xué)習(xí)任務(wù)投遞到安全環(huán)境中，從而以更為安全可信的方式，為深度學(xué)習(xí)模型提供更多元的數(shù)據(jù)。目前，運行于英特爾® SGX安全可信環(huán)境的百度飛槳平臺已在醫(yī)療影像篩查、金融風(fēng)險控制等細(xì)分領(lǐng)域的機(jī)密計算能力實踐中體現(xiàn)出高效、高性價比、簡單上手和支持多容器等優(yōu)點。

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來源：英特爾商用頻道

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