Intel SGXによるDDSセキュリティ強化：第3回 – 堅牢化されたDDSサービス

これはこのトピックに関する6部構成ブログシリーズの第3回です。シリーズを初めて読まれる方は、前回のブログをこちらからお読みください。

第2回では、RTI Connext DDS Micro + Security、SCONE、Intel SGXを用いて堅牢化されたエンドポイントを作成する方法を実証しました。説得力がありますが、SGXをネイティブに組み込んだ実用的なソリューションについてはまだ探求していません。第1回で示唆した通り、DDS + SGXは従来の産業用IoT（IIoT）エンドポイントよりもサーバールームでの登場がより現実的です。今回は、DDSサービスの観点から、SGXで堅牢化されたDDSアプリケーションの実世界での展開に焦点を当てます。

多くのDDSサービスはセキュリティ強化の主要な標的となります。複数のトピックを購読するため、暗号化に使用される一時鍵をより多く保持する必要があるからです。これらの鍵はアプリケーションメモリに存在し、熟練した攻撃者はそれらを抽出したり、より効果的には、復号化の直前または直後の平文状態でデータを読み取りまたは改ざんしたりできます。データがメモリ上で露出している場合、暗号化だけでは役立ちません。

図1: DDS環境における攻撃対象領域

第1回で導入したアーキテクチャでは、DDS保護パケットがワイヤー上で到着し、復号化前にSGX保護空間にルーティングされ、そこで安全に操作されます。CPUがデータを平文で見られるのはエンクレーブ内部のみであるため、準同型暗号のようなエキゾチックな操作は不要です。この設計により明確な利点が得られます：暗号化データがネットワークを移動し、保護されたエンクレーブに入り、復号化、処理、その後出力トラフィック用に再暗号化されます。

DDSが既にワイヤートラフィックを保護しているため、同じアプローチで、非SGXアプリケーションがSGX対応アプリケーション（DDSサービスを含む）と通信できる異種ネットワークを実現し、セキュリティを損なうことなく運用できます。

RTIルーティングサービスを考えてみましょう。OMG DDSセキュリティ仕様では、ルーティングサービスがクリアデータ上で動作することを義務付けています（瞬間的であっても）、そして通信したすべてのエンドポイントからの一時鍵を保持します。ネットワークエッジに配置される場合、攻撃者にとって高価値な標的となります。

図2: RTIルーティングサービスがSGX環境で実行されるアプリケーションに保護空間を提供

SCONEは、暗号化ファイルストアとアテステーションの組み込み透過的サポートを提供します。これらの機能を活用することで、アイデンティティに使用される秘密鍵を、rootや他のユーザーからアクセスできない保護空間に保存できます。このアプローチは、アプリケーションがディスクに書き込むすべてのデータに拡張されます。

図3: DDSとRTIルーティングサービスがSCONE環境で保護される

例えば、DDS通信を許可されたリプレイ用に安全に保存できます。SCONEはまた、SQLiteのような認可されたSCONEコンテナ間の安全な通信のためのネイティブTLSサポートも提供します。

これらのツールにより、悪意あるシステム管理者や外部攻撃者に対しても、データが常に保護されたインフラストラクチャを構築できます。しかし、アプリケーションはまず、信頼できるサービス、ネットワーク接続、安全なストレージにアクセスする前に、自身の完全性を検証する必要があります。これがアテステーションサービスの目的です。

アテステーションサービスは、アプリケーションが未改変かつ本物であり、本物のSGX CPU上で実行されていることをリモートで検証します。もともとはIntelのみが提供していましたが、エコシステムは進化しています。リモートアテステーションは困難に見えますが、実際にはリブート後も持続するワンタイム操作です。暗号学的完全性保証を持つISA命令を使用し、結果の値をディスクにシールし、リモートパートナーへのアプリケーションの真正性証明に再利用可能にします。この機能は、リモートコンポーネント間の信頼が不可欠な分散システムで特に価値があります。

SCONEは独自のアテステーションサービスを提供します。エンタープライズライセンス保有者はローカルで管理でき、非エンタープライズユーザーはSCONEのグローバルアテステーションサービスを利用できます（後の投稿で検証予定）。

次回の記事では、DDS-SGX環境でのセキュリティ実装コストを評価します。