题目： Isolating Operating System Components with Intel SGX
作者： Lars Richter, Johannes Götzfried, Tilo Müller
单位： Department of Computer Science, FAU Erlangen-Nuremberg
出版： SysTEX ‘16
解决的问题：
- 硬件辅助技术不仅可以保护用户态程序，还可用于保护内核模块。
- 该工作用SGX实现内核模块的隔离。
假设：
- 传统方案假定攻击来自外部，如借助网络或设备驱动；同时假定操作系统是可信的。
- 而本工作的TCB只有支持SGX的CPU。SGX的保护对象（称为enclave）并不保证数据的输入和输出不会被恶意系统篡改，即对外可用性无法保证。
挑战：
- Intel SGX 目前只能保护应用，不针对内核。
相关工作：
1) 常用的进程隔离技术是由MMU/MPU和特权ring等硬件来支持的。 2) TPM技术是专用芯片，不仅要相信CPU，还要有总线、TPM芯片等，TCB更大。该技术通常在启动时用于验证TCB的完整性。 3) TXT可信执行技术允许软件在运行时挂起操作系统和其他进程，但在系统性能和中断响应实时性上大打折扣。
设计细节：
- SGX有针对Linux内核的SDK，在内核态创建enclave，在用户态进出enclave。
- 由于将部分内核功能挪到了用户态实现，访问关键资源依旧要借助内核才能实现（更多指令特权），使用了netlink实现可靠双向管道。
- 在磁盘加密功能上实现了此原型，由于salt与设备相关，所以哪怕流量被监控，也无法解密。文章提到，在几乎所有全盘加密方案中，密码和密钥都是存在于主存中，而该方案转移到了更加安全的enclave中。
- 避免物理攻击：TRESOR和ARMORED使用x86架构的调试寄存器存储密钥和加解密算法的所有中间状态值，避免恶意代码通过访存窃取。该做法对于冷启动攻击是有效的（不在内存中），但对于DMA攻击无效，攻击人员依旧可以借助火线或USB转接线拿到寄存器的值。而本文的方法杜绝二者攻击，因为任何外围总线都无法访问enclave保护的内存区域。
贡献点：
- 第一个借助SGX硬件辅助技术，实现内核功能隔离的工作。旨在保护当内核某个模块崩溃后，内核仍能维持基本工作。 1) 用硬件辅助手段，实现类似微内核的组件隔离； 2) 解决了SGX无法在内核态使用的问题，将部分内核功能移到用户态，整体更倾向于微内核架构； 3) 实现磁盘加密的POC，验证其受保护模块的完整性和保密性不会被软件攻破； 4) 增强加密能力：相比于传统方式，加密措施不仅有密钥保障，还有硬件支持； 5) 进行了实验，对正确性、安全性和性能开销上都做了评估和讨论。性能有待提高，开销增加了2个量级。
我们可以学习如何书写自己的贡献点，从问题解决、方案设计和工程实现与性能测试等，突出的话均可列为贡献点。
评估：
- 性能：由于需要在内核和用户态来回传递数据（借助netlink），同时进出enclave会发生上下文切换，因此开销还是很大的。本文图看不是很懂，到底有多大延迟。或者作者可以使用别的内核模块来做保护，用计算密集型代替数据密集型计算模式。
- 正确性和安全性：作者进行了理论论述，强调了和同类工作相比的优越点，并给出了更多的安全建议。
未来工作：
- 主要集中在如何提高通信的效率上。加密的安全性由硬件来保证，引入的类微内核处理导致通信的开销增加，因此选择合适的通信渠道成为该工作的未来关注点。
个人评价：
- 本文短小精悍，叙述思路清晰明了，结构完整，属短篇上作。
- 源代码链接：https://github.com/ayeks/TresorSGX。
