面向安全敏感计算的内存安全 Python 飞地
密码学与安全
2020-05-14 v1
摘要
Intel SGX 扩展（SGX）是一种硬件支持的可信执行环境（TEE），旨在保护安全敏感应用。然而，由于飞地应用是用 C/C++ 等内存不安全语言开发的，传统的内存损坏在 SGX 中并未消除。Rust-SGX 是首个为飞地开发者提供内存安全语言的工具包。然而，Rust 被视为系统语言，已成为并发应用和网页浏览器的正确选择。许多应用领域如大数据、机器学习、机器人、计算机视觉更常用 python 编程语言开发。因此，Python 应用开发者无法受益于像 Intel SGX 和 rust-SGX 这样的安全飞地。为填补这一空白，我们提出 Python-SGX，这是一个内存安全的 SGX SDK，为飞地开发者提供内存安全的 Python 开发环境。其核心思想是通过解决以下关键挑战在 SGX 中启用内存安全的 Python 语言：（1）定义内存安全的 Python 解释器，（2）用安全元素替换 Python 解释器中不安全的元素，（3）达到与非飞地 Python 应用相当的性能，（4）不向 SGX 引入任何不安全的新代码或库。我们提议用 PyPy 构建 Python-SGX，PyPy 是由 RPython（Python 的一个子集）编写的解释器，并通过形式化验证、安全加固和内存安全语言驯服 PyPy 中的不安全部分。我们已实现 python-SGX 并用一系列基准程序测试。评估结果表明 Python-SGX 未引起显著开销。
引用
@article{arxiv.2005.05996,
title = {Towards Memory Safe Python Enclave for Security Sensitive Computation},
author = {Huibo Wang and Mingshen Sun and Qian Feng and Pei Wang and Tongxin Li and Yu Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.05996},
year = {2020}
}