Intel SGX开发者参考书（三）—— 使用Intel SGX SDK工具（一）
@Intel SGX 读书笔记…
使用Intel SGX SDK工具
Intel SGX SDK提供以下工具：
- Edger8r Tool：生成不可信组件和Enclaves之间的接口。
- Enclave签名工具：生成包含Enclave签名的Enclave元数据，并将此类元数据添加到Enclave image。
- Enclave 调试器：帮助调试Enclave。
- Enclave内存检测工具：在Enclave运行期间帮助检测受保护内存的使用。
- CPUSVN配置工具：帮助在不修改硬件的情况下模拟CPUSVN升级/降级场景。
Edger8r Tool
该工具在构建Enclave的过程中，自动通过读取用户提供的EDL文件产生边缘例程，这些边缘例程定义了不可信应用程序和Enclave之间的接口。而高级的Enclave开发大牛，可以自己修改Edger8r。
例如给出的EDL文件是demo.edl，Edger8r Tool工具会默认产生以下文件：
- demo_t.h —— 包含可信代理和桥的原型声明。
- demo_t.c —— 包含可信代理和桥的函数定义。
- demo_u.h —— 包含不可信代理和桥的原型声明。
- demo_u.c —— 包含不可信代理和桥的函数定义。
下面是Edger8r工具的命令行描述：
语法：
sgx_edger8r [options] <.edl file> [another .edl file …]
参数：
| [Options] | 描述 |
|---|---|
| – --use–prefix | 在不可信的代理前面加上Enclave名称 |
| – --header–only | 只产生头文件 |
| – --search–path< path> | 指定EDL文件的搜索路径 |
| – --untrusted | 只生成不可信的代理和桥 |
| – --untrusted–dir< dir> | 指定保存不可信代码的目录 |
| – --trusted–dir< dir> | 指定保存可信代码的目录 |
| – --preprocessor | 指定编译器的路径，用于预处理EDL文件 |
| – --help | 打印出命令行和选择的帮助信息 |
如果-- --untrusted和-- --trusted都没有指定，那么两者Edger8r Tool会生成的。
path参数的格式与path环境变量相同，并且Enclave名称是EDL文件的基本文件名（例子中是demo）。
注意：必须在受保护的无恶意软件环境中运行Edger8r Tool，以确保该工具的完整性，从而不会损害生成的代码。
Enclave签名工具
Intel SGX SDK提供sgx_sign工具对Enclave签名。对Enclave进行签名是一个涉及生成包含Enclave属性（如Enclave度量）的签名结构的过程（后面会提到Enclave签名结构的）。一旦以这种签名结构对Enclave签名，就可以检测到对Enclave文件的修改（例如代码、数据、签名等）。签名工具还会评估Enclave image，以发现潜在的错误，并警告您潜在的安全危害。sgx_sign通常由Intel SGX SDK中的配置工具设置，并在构建过程结束时自动运行。在加载过程中，检查签名，以确认Enclave没有被篡改，并加载正确。此外，还可以使用签名工具报告已签名的Enclave的元数据信息，并生成所需的SIGStruct文件来白名单Encalve签名者。
表2：Enclave签名结构
| 模块 | 名字 |
| Header | HEADERTYPE |
| HEADERLEN | |
| HEADERVERSION | |
| TYPE | |
| MODVENDOR | |
| DATE | |
| SIZE | |
| KEYSIZE | |
| MODULUSSIZE | |
| ENPONENTSIZE | |
| SWDEFINED | |
| RESERVED | |
| Signature | MODULUS |
| EXPONENT | |
| SIGNATURE | |
| Body | MISCSELECT |
| MISCMASK | |
| RESERVED | |
| ISVFAMILYID | |
| ATTRIBUTES | |
| ATTRIBUTEMASK | |
| ENCLAVEHASH | |
| ISVEXTPTODID | |
| ISVPRODID | |
| ISVSVN | |
| Buffer | RESERVED |
| Q1 | |
| Q2 |
命令行语法：
用以下命令行语法运行sgx_sign:
sgx_sign <command> [args]
表3 签名工具命令
| 命令 | 描述 | 参数 |
|---|---|---|
| sign | 在“一步签名”法中用私钥对Enclave签名 | 必须的：–enclave，–key，–out； 可选择的：–config，–dumpfile，–cssfile |
| gendata | 这是“两部签名”过程中的第一步。用外部工具签名生成Enclave签名才来。此步骤将签名材料转储到一个总共256字节大小的文件中。 | 必须的：–enclave，–key，–out，–sign，–unsigned； 可选择的：–config，–dumpfile，–cssfile |
| dump | 获取已签名的Enclave文件的元数据信息，并将元数据转储到使用–dumpfile选项指定的文件中，并将SIGSTRUCT转储到使用–cssfile选项指定的文件中。 | 必须的：–enclave，–dumpfile， 可选的：–cssfile |
表4 签名工具参数
| 参数 | 描述 | |
| —enclave |
明确对Enclave进行签名或者已经签名。它是这四个命令的必要参数 | |
| —config |
指定Enclave配置文件。它是dump命令的无效参数，是其他三个命令的可选参数。 | |
| —out |
指定输出文件。以下三个命令都需要它。 | |
| 命令 | 描述 | |
| sign | 已签名的Enclave文件 | |
| gendata | 包含Enclave签名材料的文件 | |
| catsig | 已签名的Enclave文件 | |
| —key |
指定签名密钥文件。具体查看文件格式 | |
| 命令 | 描述 | |
| sign | 私钥 | |
| gendata | 不适用 | |
| catsig | 公钥 | |
| —sig |
指定与enclave签名材料相应的包含签名的文件。只对catsig命令有效 | |
| —unsigned |
指定通过gendata命令产生的包含Enclave签名材料的文件。只对catsig命令有效 | |
| —dumpfile | 指定一个文件来转储元数据信息。它是dump命令的必需参数，是sign和catsig的可选参数 | |
| —cssfile | 指定一个文件来转储SIGSTRUCT信息。它是sign，catsig和dump命令的可选参数 | |
| —resign | 默认情况下，如果一个输入Enclave已经被签名了，sig_sign就会报告错误。你可以通过提供的选项重新签名该Enclave | |
| —version | 打印版本信息并退出 | |
| —help | 打印帮助信息并退出 | |
Enclave 签名密钥管理
一个Enclave项目支持在Enclave开发生命周期中ISVs所需的不同签名方法。
-
使用ISV的测试私钥的“单步”方法：
签名工具支持“单步”签名过程，这需要在本地构建系统上访问签名密钥对。然而，一个需求是任何白名单列表Enclave签名密钥必须在硬件安全模块中管理。因此，ISV的测试私钥存储在构建平台将不是白名单列表，且Enclave只能在debug或prerelease模式下使用该密钥。在这种情况下，ISV管理签名密钥对，可以在创建Enclave项目时由VS
Wizard生成，也可以由ISV使用自己的方法生成。单步方法是非生产Enclave应用程序的默认签名方法，它是使用Intel
SGX项目Debug和prerelease概要文件创建的。 -
使用一个外部签名工具的“两步”方法：
1.步骤一：在Enclave构建过程的结尾，签名工具产生Enclave签名材料。ISV也许也通过一个VS插件中可选择的选项产生Enclave签名材料。
ISV将Enclave签名材料文件放到一个存储私钥的外部签名平台，签名这个签名材料文件，并取结果的签名文件返回到构建平台。
2.步骤二：ISV从VS插件中选择Second Step Signing选项，以将公钥的散列和签名添加到Enclave的元数据部分。
这个“两步”签名过程保护再单独的设施中的签名密钥。因此，这是Intel SGX release配置文件项目的默认签名方法。这意味着它是对生产Enclave应用程序进行签名的唯一方法。
文件格式
有几个文件具有不同的格式，后面是不同的选项。文件格式细节如下所示。
表5 签名工具文件格式
| 文件 | 格式 | 描述 |
|---|---|---|
| Enclave文件 | DLL | 一个标准的DLL |
| 已签名Enclave文件 | DLL | sgx_sign生成这个已签名的Enclave文件，它包含签名到Enclave文件中 |
| 配置文件 | XML | 在Enclave配置文件中有描述（在很后面） |
| 密钥文件 | PEM | 密钥文件应该遵循包含未加密的RSA 3072位密钥的PEM格式。公共指数必须是3. |
| Enclave hex文件 | RAW | 要用私有RSA密钥签名的Enclave签名材料数据的转储文件 |
| 签名文件 | RAW | 在ISV签名工具中产生的签名的转储文件。签名应该遵循RSA-PKCS1.5填充方案，且使用带有SHA-256消息摘要的RSA方案的v1.5版本生成 |
| 元数据文件 | RAW | 包含已签名Enclave的SIGStruct元数据的转储文件。此文件是在请求Intel将一个生产Enclave列入白名单时提交的 |
签名密钥文件
Enclave签名工具只接受未加密的PEM格式文件。当第一次创建Enclave项目时，你必须选择一个已经存在的签名密钥或者自动产生一个密钥给你。当你选择输入一个提前存在的密钥时，确保密钥是未加密的PEM格式。如果不是这样，要先把签名密钥转换成签名工具所接受的格式（PEM格式）。例如，以下命令将PKCS#8/DER格式的加密私钥转换成未加密的PEM格式：
openssl pkcs8 –inform DER –in private_pkcs8.der –outform PEM –out private_pkcs1.pem
根据操作系统的不同，openssl工具可能已经安装，也可能随Intel SGX SDK一起发布。
Enclave 签名者使用示例
下列是使用“一步”和“两步”签名方法的典型示例。当私有签名密钥在构建平台上可用时，您可以按照“一步”签名过程对您的Enclave进行签名。然而，当私钥只能在隔离的签名设施中访问时，必须遵循下面所描述的“两步”签名过程。
- “一步”签名过程：
在构建系统上用一个私钥签名一个Enclave：
sgx_sign sign -enclave enclave.dll -config config.xml -out enclave_signed.dll -key private.pem
我看了一下SGX中的SampleEnclave这个例子，生成后事件中的命令行中，有签署Enclave的命令行，使用的是“一步”签名。
- “两步”签名过程：
使用存储在HSM中的私钥对一个Enclave进行签名：
1.生成Enclave签名材料：
sgx_sign gendata -enclave enclave.dll -config
config.xml -out enclave_sig.dat
2.在签名工具中，签署包含Enclave签名材料的文件（enclave_sig.dat），并取出结果签署文件（signature.dat）回构建平台。
3.使用签名文件和公钥签署Encalve：
sgx_sign catsig -enclave enclave.dll -config config.xml -out enclave_signed.dll -key public.pem -sig signature.dat -unsigned enclave_sig.dat
配置文件config.xml是可选择的。如果你不提供一个配置文件，签名工具会使用默认的配置值。
下面的示例演示如何为已签名的Enclave元数据信息的报告：
sgx_sign dump -enclave enclave_signed.dll -dumpfile metadata_info.txt
以下是根据自己的文件所写的命令行：
"$(SGXSDKInstallPath)bin\win32\release\sgx_sign.exe" sign -key "Enclave1_private.pem" -enclave "$(OutDir)Enclave1.dll" -out "$(OutDir)Enclave1.signed.dll" -config "Enclave1.config.xml"
"$(SGXSDKInstallPath)bin\win32\release\sgx_sign.exe" dump -enclave "$(OutDir)Enclave1.dll" -dumpfile "$(OutDir)metadata_info.txt"
Intel SGX SDK提供的工具可以操作32位和64位的Enclave哦。
OpenSSL示例
下列命令行是 使用OpenSSL的典型示例：
1.生成一个3072位的RSA私钥。用3作为公共指数值。
openssl genrsa -out private_key.pem -3 3072
我是自己下载了openssl，直接进入到openssl文件夹运行openssl，来生成private_key.pem。
openssl.exe genrsa -out E:\privatekey\private_key.pem -3 3072
2.生成私有RSA密钥的公共部分。
openssl rsa -in private_key.pem -pubout -out public_key.pem
我自己的：
openssl.exe rsa -in E:\privatekey\private_key.pem -pubout -out E:\privatekey\public_key.pem
3.签署包含Enclave签名材料的文件
openssl dgst -sha256 -out signature.dat -sign private_key.pem -keyform PEM enclave_sig.dat
我自己的：
openssl dgst -sha256 -out D:\HelloWorld\Project1\Simulation\signature.dat -sign E:\ppkey\private_key.pem -keyform PEM D:\HelloWorld\Project1\Simulation\Enclave1_sig.dat
中途我把密钥的文件名改成了ppkey
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
两步签名：
1.通过openssl产生RSA公私密钥
2.根据两步签名步骤，即可完成。
这是搞了很久的两步签名法！！！！我真的没有天赋，搞了这么久才搞出来…
"$(SGXSDKInstallPath)bin\win32\release\sgx_sign.exe" gendata -enclave "$(OutDir)Enclave1.dll" -config "Enclave1.config.xml" -out "$(OutDir)Enclave1_sig.dat" //Enclave命令行，生成Enclave签名材料
openssl.exe genrsa -out E:\privatekey\private_key.pem -3 3072 //本地cmd，生成RSA私钥
openssl.exe rsa -in E:\privatekey\private_key.pem -pubout -out E:\privatekey\public_key.pem //本地cmd，生成RSA公钥
openssl dgst -sha256 -out D:\HelloWorld\Project1\Simulation\signature.dat -sign E:\ppkey\private_key.pem -keyform PEM D:\HelloWorld\Project1\Simulation\Enclave1_sig.dat //本地cmd，根据生成的签名材料生成signature.dat文件返回到构建平台
"$(SGXSDKInstallPath)bin\win32\release\sgx_sign.exe" catsig -enclave "$(OutDir)Enclave1.dll" -config "Enclave1.config.xml" -out "$(OutDir)enclave1_signed.dll" -key "E:\ppkey\public_key.pem" -sig "$(OutDir)signature.dat" -unsigned "$(OutDir)Enclave1_sig.dat" //Enclave命令行，用签名文件和公钥签署Enclave
如有误，请指正！感激！