近日螞蟻集團在上海外灘大會可信原生技術論壇上宣佈開源 KubeTEE。
KubeTEE 是一個雲原生大規模叢集化機密計算框架，旨在解決在雲原生環境中 TEE 可信執行環境技術特有的從開發、部署到運維整體流程中的相關問題。這是業界首個開源的 TEE 大規模叢集整體解決方案。
背景：
2018年，螞蟻集團開始全面轉型雲原生架構。2020 年，該集團又提出了“可信原生（Trust-Native）”的理念，將可信任性滲透到雲原生架構的各層之中，打造全棧可信賴的雲端計算基礎設施。
而作為保護應用的執行安全的技術，機密計算理念以及可信執行環境TEE (Trusted Execution Environment) 也被螞蟻引入並積極實踐，形成了 SOFAEnclave 機密計算技術棧。
SOFAEnclave 包括三大元件：
- Occlum LibOS：解決業務開發過程中的問題，如傳統TEE應用開發需要切分重構，依賴SDK特定程式語言等問題；
- HyperEnclave：解決TEE部署環境問題，如硬體TEE不普及、軟硬體TEE使用一致性等問題；
- KubeTEE：解決TEE叢集問題，包括雲原生環境特有的從開發、部署到運維整體流程中的相關問題。
此前，Occlum LibOS 已經開源，並捐獻給了 CCC（Confidential Computing Consortium）機密計算聯盟。CCC 機密計算聯盟隸屬於 Linux 基金會，由業界多家科技巨頭髮起，致力於保護計算資料安全。Occlum 捐獻給 CCC，則將成為 CCC 社群首箇中國發起的開源專案。
提到KUbeTEE的話，首先要了TEE代表什麼？
隨著雲端計算的快速發展，越來越多的關鍵性服務和高價值資料被遷移到了雲端。雲安全也因此成為學術界和工業界關注的一個焦點。
近年來，雲安全領域最重要的一項技術進展名為機密計算（Confidential Computing）。機密計算填補了當前雲安全的一項空白——使用中資料（Data-in-use）的加密。過去通行的做法是對資料在儲存中（比如硬碟）和傳輸中（比如網路）加密，而在使用中（比如記憶體）解密，以便處理。而機密計算可以保護使用中資料的機密性和完整性。
目前，多家雲端計算巨頭都在不約而同地推廣這項技術：微軟已於 2017 年 7 月宣佈開始接受 Azure 機密計算的早期試用申請；IBM 於 2017 年 12 月宣佈 IBM 雲資料保護（Cloud Data Guard）的預覽版；谷歌也於 2018 年 5 月開源了名為 Asylo 的機密計算框架。
那麼，機密計算究竟是如何實現的呢？
實際上，上述所有云計算巨頭在實現機密計算時都離不開一種稱為“可信執行環境（TEE）”的技術。
顧名思義，TEE 提供一種與不可信環境隔離的安全計算環境，正是這種隔離和可信驗證機制使得機密計算成為可能。
TEE 一般是直接基於硬體實現的，比如 Intel SGX，AMD SEV，ARM TrustZone，以及 RISC-V Keystone 等；基於虛擬化技術也可以構造 TEE，比如微軟的 VSM，Intel 的 Trusty for iKGT & ACRN，但尚不能匹敵硬體 TEE 的安全性。
其中，Intel 軟體防護擴充（Software Guard Extensions，簡稱 SGX）是目前商用 CPU 中最為先進的 TEE 實現，它提供了一套新的指令集使得使用者可以定義稱為 Enclave 的安全記憶體區域。CPU 保證 Enclave 與外界隔離，從而保護其中的程式碼和資料的機密性、完整性和可驗證性。不同於之前的 TEE 實現，比如 ARM TrustZone，SGX 每個 APP 都可以有自己獨立的 TEE，甚至可以建立多個 TEE，而 TrustZone 是整個系統有一個 TEE；這裡也省去了向裝置廠商申請將 TA 裝入 TEE 的過程。由於 SGX 的先進性，目前雲端機密計算領域甚至已公認用 Enclave 這個詞來指代 TEE。
KubeTEE 則是雲原生場景下如何使用 TEE 技術的一套整體解決方案，包括多個框架、工具和微服務的集合。其結合了 Kubernetes 和 TEE 兩個重要技術方向，解決可信應用從單點到容器化叢集實施過程中的相關問題。
KubeTEE 的目標之一是提供 Serverless 形態的機密計算服務，比如 Trusted FaaS，讓業務方只需要實現業務核心邏輯，就可以簡單地將之提交到 TEE 環境中執行，而不用重複整套的業務服務開發、部署和運維的流程。
KubeTEE：金融級雲原生的機密計算叢集
針對 Enclave 叢集化方面的問題，螞蟻集團去年就開始思考如何能更高效和簡潔的使用 TEE 資源提供機密計算服務，他們的解決方法是 KubeTEE——結合雲原生，提供機密計算叢集服務。
一方面避免了業務使用者重複進行基礎設施建設，另一方面使用者註冊賬號即可使用機密計算叢集服務，大大降低了機密計算門檻，提高了易用性和利用率。KubeTEE 為了更高效的使用物理資源，基於 k8s + container 更優雅地部署和管理機密計算映象和 EPC 資源。基於 k8s 的容器排程能力，KubeTEE 可以快速實現機密計算服務資源的橫向擴縮容。概括來說，他們希望以一種更加雲原生的方式來使用 Enclave 和機密計算叢集資源。
提供基於 Enclave Container 的業務部署能力，基礎設施運維和業務無感知升級等能力；
提供 Serverless 機密計算服務，基於通用的機密計算資源池支援業務服務；
基於通用的機密計算元件、中介軟體服務和研發流程結合提供平臺化的業務開發能力；
實現 Serverless 機密計算叢集的過程，我們一方面提供最終態的機密計算服務，同時將過程中積累的元件抽象化為可複用模組，應對不同業務的定製化需求，提升機密計算業務的 Enclave 開發效率。
螞蟻集團方面表示，目前，雖然 KubeTEE 已經可以較大程度幫助業務方降低 TEE 開發複雜度，但還有很大的進步空間。KubeTEE 下一階段將更多關注雲原生場景和機密計算的結合，持續貢獻更多元件以及通用服務，讓 TEE 的使用更高效、更簡單、更雲原生化。也 KubeTEE 能和業界攜手，共建更完整的雲端安全計算生態。
