**데모.** [app/memcmp](https://github.com/jovanbulck/sgx-step/blob/HEAD/app/memcmp) 디렉터리에는 SGX-Step 공격의 강력함을 보여주는 소형 데모 애플리케이션이 포함되어 있습니다. 이 애플리케이션은 미묘하고 non-constant-time `memcmp` 비밀번호 비교 로직을 포함하는 샘플 enclave를 단일 스텝(single-stepping)으로 실행합니다. 기존의 노이즈가 심한 타이밍 공격과 달리 SGX-Step은 비밀번호를 문자별로 _선형_ 시간에 결정론적으로 무차별 대입(brute-force)할 수 있습니다:

![sgxstep-memcmp-demo](https://assets.kitploit.com/production/public/readmes/2927/0b35615006c06e0d0b3f3e04f9628ab3deb2402317eb48bd0fce72509bfa91d3.gif)

## 개요

SGX-Step 설계의 핵심은 이전의 enclave 선점 제안과 달리, 페이지 테이블 엔트리를 보유한 물리적 메모리 위치, 로컬 APIC 메모리 매핑 I/O 설정 레지스터, 그리고 x86 인터럽트 기술 테이블(IDT)에 대한 사용자 공간 가상 메모리 매핑을 생성하는 데 있습니다. 이를 통해 신뢰할 수 없는 공격자 제어 호스트 프로세스는 사용자 공간 _내에서_ (i) enclave 페이지 테이블 엔트리를 쉽게 추적하거나 수정하고, (ii) APIC 타이머의 단발/주기적 인터럽트 소스를 설정하며, (iii) 프로세서 간 인터럽트를 트리거하고, (iv) 커스텀 인터럽트 핸들러를 등록할 수 있습니다.

![sgx-step-framework](https://assets.kitploit.com/production/public/readmes/2927/b46f57fa9f7b93fb9142a28857693034e7cece8f9f675d2e9abb433093bdefe8.png)

위 그림은 우리의 프레임워크를 통해 SGX enclave를 인터럽트하고 재개할 때의 하드웨어 및 소프트웨어 단계 시퀀스를 요약합니다.

1. 로컬 APIC 타이머 인터럽트가 enclave 명령어 내에 도착합니다.
2. 프로세서는 AEX 절차를 실행하여 enclave의 SSA 프레임에 실행 컨텍스트를 안전하게 저장하고, CPU 레지스터를 초기화한 후, IDT에 등록된 (사용자 공간) 인터럽트 핸들러로 벡터링합니다.
3. 이 시점에서 공격별 스파이 코드(spy code)를 쉽게 플러그인할 수 있습니다.
4. 라이브러리는 사용자 공간 AEP 트램펄린으로 돌아갑니다. 우리는 공식 SGX SDK의 신뢰할 수 없는 런타임을 수정하여 커스텀 AEP 스텁(stub)을 쉽게 등록할 수 있도록 했습니다. 또한 공격자가 제어하는 벤치마크 디버그 enclave에서 우리의 접근 방식을 정밀하게 평가할 수 있도록, SGX-Step은 _선택적으로_ 계측되어 인터럽트된 enclave의 SSA 프레임에서 저장된 명령어 포인터를 검색할 수 있습니다 (리눅스의 `/proc/self/mem` 인터페이스와 `EDBGRD` 명령어 사용).
5. 그 다음, 초기 카운트 메모리 매핑 I/O 레지스터에 쓰기 직전에 (6) `ERESUME`을 실행하기 전에 다음 인터럽트를 위한 로컬 APIC 타이머를 설정합니다.

## 소스 코드 개요

이 리포지토리는 다음과 같이 구성되어 있습니다:```
.
├── app        -- Collection of sample client applications using SGX-Step to
│                 attack different victim enclave scenarios.
├── doc        -- Papers and reference material.
├── kernel     -- Minimal dynamically loadable Linux kernel driver to export
│                 physical memory to user space and bootstrap `libsgxstep`.
├── libsgxstep -- Small user-space operating system library that implements the
│                 actual SGX-Step functionality, including x86 page-table and
│                 APIC timer manipulations.
└── sdk        -- Bindings to use SGX-Step with different SGX SDKs and libOSs.

현재 실행 중인 커널이 올바르게 구성되었는지 확인하려면 다음을 실행하세요:```bash
$ sudo ./check_sys.sh
.. Checking recommended SGX-Step parameters          [OK]
.. Checking unknown kernel parameters                [OK]
.. Checking CPU features                             [OK]
.. Checking kernel page-table isolation              [OK]

cd kernel
make
sudo make load```bash

**참고 (/dev/sgx_enclave).** SGX-Step은 모든 플랫폼에서 작동해야 하는 레거시 Intel `/dev/isgx` 아웃오브트리 드라이버와 최신 Linux 커널 >5.11 및 유연한 실행 제어를 위한 하드웨어 지원이 있는 플랫폼을 위한 업스트림 `/dev/sgx_enclave` 드라이버를 모두 지원합니다. `install_SGX_driver.sh` 스크립트는 in-tree `/dev/sgx_enclave` 드라이버가 사용 가능한지 자동으로 감지하고, 그렇지 않은 경우 수정되지 않은 v2.14 [linux-sgx-driver](https://github.com/intel/linux-sgx-driver)를 가리키는 git 서브모듈을 통해 out-of-tree `/dev/isgx` 드라이버를 빌드 및 로드합니다.

**참고 (/dev/mem).** APIC 물리적 메모리 매핑 I/O 레지스터와 관심 있는 페이지 테이블 항목에 대한 사용자 수준 가상 메모리 매핑을 구성하기 위해 Linux의 가상 `/dev/mem` 디바이스에 의존합니다. 그러나 최신 Linux 배포판은 일반적으로 `CONFIG_STRICT_DEVMEM` 옵션을 활성화하여 이러한 사용을 방지합니다. 따라서 `/dev/sgx-step` 드라이버에는 커널을 다시 컴파일하지 않고 `devmem_is_allowed` 검사를 우회하는 [approach](https://www.libcrack.so/index.php/2012/09/02/bypassing-devmem_is_allowed-with-kprobes/)가 포함되어 있습니다.

### 2. SGX SDK 패치 및 설치

사용자 정의 비동기 종료 포인터(AEP) 스텁의 쉬운 등록을 위해 공식 Intel SGX SDK의 신뢰할 수 없는 런타임을 수정했습니다. 다음과 같이 진행하여 [linux-sgx](https://github.com/01org/linux-sgx) v2.29를 체크아웃하고 패치를 적용합니다.```bash
$ cd sdk/intel-sdk/
$ ./install_SGX_SDK.sh                 # tested on Ubuntu 20.04/22.04
$ source /opt/intel/sgxsdk/environment # add to ~/.bashrc to preserve across terminal sessions
$ sudo service aesmd status            # stop/start aesmd service if needed

예를 들어, 페이지 테이블 조작 기능과 SDK 패치를 테스트하기 위한 기본 예제 애플리케이션을 빌드하고 실행하려면:```bash
$ cd app/aep-redirect
$ make run

The above command builds `libsgxstep`, the benchmark victim enclave, and the
untrusted attacker host process, where the attack scenario and instance size
are configured via the corresponding environment variables. The same command
also runs the resulting binary non-interactively (to ensure deterministic timer
intervals), and finally calls an attack-specific post-processing Python script
to parse the resulting enclave instruction pointer benchmark results.

**Note (performance).** Single-stepping enclaved execution incurs a substantial
slowdown. We measured execution times of up to 15 minutes for the experiments
described in the paper. SGX-Step's page table manipulation features allow to
initiate single-stepping for selected functions only, for instance by revoking
access rights on specific code or data pages of interest.

**Note (timer interval).** The exact timer interval value depends on CPU
frequency, and hence remains inherently platform-specific (see also
[app/selftest/apic](https://github.com/jovanbulck/sgx-step/blob/HEAD/app/selftest/apic) for detailed microbenchmarks assessing the accuracy of
various APIC timer modes). Configure a suitable value in `/app/bench/main.c`.
We established precise timer intervals for our evaluation platforms (see table
below) by tweaking and observing the NOP microbenchmark enclave instruction
pointer trace results, as further outlined below.

**Note (stability).** In order to avoid the Linux kernel getting stuck or
panicking, SGX-Step should automatically restore the interrupt-descriptor table
and local APIC timer after exiting the `libsgxstep` process. You can check if
the APIC timer is still firing on all cores as follows:```bash
$ watch -n0.1 "cat /proc/interrupts | grep 'Local timer interrupts'"

Have a look at the Makefiles in the `app` directory to see how a client
application can link to `libsgxstep` plus any local SGX SDK/PSW packages.

<a name="bottom"></a>
The following is a list of known projects that use SGX-Step. Feel free to open
a pull request if your project uses SGX-Step but is not included below.

| 제목                                                                                          | 발행 세부 정보                                                                          | 소스 코드                                                               | 사용된 SGX-Step 기능                                  |
| ---------------------------------------------------------------------------------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------- |
| AEX-NStep: 인텔 SGX에 대한 확률적 인터럽트 카운팅 공격 | [S&P'26](https://arxiv.org/pdf/2510.14675) | [Zenodo](https://zenodo.org/records/17338383) | Page faults, IPIs, WRMSR Interrupt Gate |
| MDPeek: 메모리 명확화 유닛 사이드 채널을 사용한 SGX의 균형 분기 깨기 | [ASPLOS'25](https://www.comp.nus.edu.sg/~tcarlson/pdfs/liu2025mbbbiswmdusc.pdf) | [GitHub (Artifact Evaluated & Functional)](https://github.com/CPU-THU/MDPeek) | Page faults |
| 활성화 함수는 해롭다: 제어된 채널을 통한 신경망 가중치 복구 | [RAID'25](https://ieeexplore.ieee.org/document/11352487) | [Github Artifact](https://github.com/heavyimage/afch_paper) | Single-stepping, PTE A/D |
| TLBlur: 상용 인텔 SGX 플랫폼에서 제어된 채널에 대한 컴파일러 지원 자동 강화 | [USEC'25](https://vanbulck.net/files/usenix25-tlblur.pdf) | [GitHub (full)](https://github.com/TLBlur-SGX) | Single-stepping, PTE A/D, page faults |
| POSTER: PMU를 통한 SGX 실행 추론 가능성에 관하여 | [AsiaCCS'24](https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3634737.3659434) | - | Single-stepping, zero-stepping|
| SIGY: 악의적인 예외 및 신호로 인텔 SGX 엔클레이브 깨기 | [ArXiv'24](https://arxiv.org/abs/2404.13998) | - |  Timer interrupts, page faults |
| 신뢰 실행 환경에서 코드 기밀성 부재에 관하여                        | [S&P24](https://ivanpuddu.com/files/papers/TEE_WASM_code_Leakage.pdf)                                              | [GitHub (empty)](https://github.com/dn0sar/TEE-WASM-Code-Extraction)                                                                         | Single-stepping                                         |
| TeeJam: 서브 캐시 라인 누출의 역습 | [CHES24](https://doi.org/10.46586/tches.v2024.i1.457-500) | [Github (full)](https://github.com/UzL-ITS/teejam) | Single-stepping interrupt latency, PTE A/D |
| AEX-Notify: 인텔 SGX 엔클레이브를 위한 인터럽트 인식을 통한 정밀 단일 스테핑 공격 차단 | [USEC23](https://jovanbulck.github.io/files/usenix23-aexnotify.pdf) | [GitHub (SGX SDK mitigation)](https://github.com/intel/linux-sgx/blob/master/sdk/trts/linux/trts_mitigation.S) | Single-Stepping, PTE A/D
| 엔클레이브의 제어된 데이터 경쟁: 공격 및 탐지 | [USEC23](https://www.usenix.org/system/files/usenixsecurity23-chen-sanchuan.pdf) | [GitHub (non-attack)](https://github.com/OSUSecLab/SGXRacer) | Single-stepping, APIC |
| BunnyHop: 명령어 프리페처 악용 | [USEC23](https://www.usenix.org/system/files/usenixsecurity23-zhang-zhiyuan-bunnyhop.pdf) | [GitHub (non-SGX PoC)](https://github.com/0xADE1A1DE/BunnyHop) | Single-stepping, PTE A/D |
| Downfall: 추측 데이터 수집 악용 | [USEC23](https://www.usenix.org/system/files/usenixsecurity23-moghimi.pdf) | [GitHub (non-SGX PoC)](https://github.com/flowyroll/downfall/tree/main/POC) | Single-stepping, zero-stepping |
| 모든 PC는 우리의 것이다: 비제어 전송 명령어 BTB 업데이트를 통한 동적 PC 추출 | [ISCA23](https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3579371.3589100?casa_token=Q5jf5nOgiLIAAAAA:cT0ltJh7vk943buODuR4oMFKmuhg2Tp-djFm2kUu6DzlxtBhNhEw2WteRggn0k99D7ft-P6pluVrFA) | - | Single-stepping |
| HQC에 대한 캐시 타이밍 공격                                                                | [CHES23](https://eprint.iacr.org/2023/102.pdf)                                               | -                                                                         | Single-stepping, PTE A/D                                |
| FaultMorse: 가장 긴 반복 시퀀스를 통한 자동화된 제어 채널 공격              | [ComSec23](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167404822003959)              | [GitHub (post processing)](https://github.com/Ezekiel-1998/FaultMorse)                        | Page fault                                              |
| AEPIC Leak: 마이크로아키텍처에서 초기화되지 않은 데이터의 아키텍처적 누출              | [USEC22](https://www.usenix.org/system/files/sec22-borrello.pdf)                             | [GitHub (full)](https://github.com/IAIK/AEPIC)                                     | Single-Stepping, PTE A/D                                |
| MoLE: 동적 데이터 위치 이스케이프를 통한 SGX에 대한 사이드 채널 공격 완화          | [ACSAC22](https://dl.acm.org/doi/fullHtml/10.1145/3564625.3568002)                           | -                                                                         | Single-Stepping, page fault, transient execution        |
| WIP: TEE로 보호된 로봇 차량에 대한 인터럽트 공격                                        | [AutoSec22](https://www.ndss-symposium.org/wp-content/uploads/autosec2022_23001_paper.pdf)      | -                                                                         | Single-stepping, multi-stepping                         |
| 자기 모니터링 엔클레이브를 향하여: 성능 카운터를 사용한 사이드 채널 탐지            | [NordSec22](https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-22295-5_7)                   | -                                                                         | Page fault, LVI.                                        |
| ENCLYZER: 인텔 SGX의 일시적 데이터 누출 자동 분석                              | [SEED22](https://ieeexplore.ieee.org/document/9935016)                                       | [GitHub (full)](https://github.com/bloaryth/enclyser)                              | Page-table manipulation                                 |
| Kalyna 키 확장의 사이드 채널링                                                       | [CT-RSA22](https://cs.adelaide.edu.au/~yval/pdfs/ChuengsatiansupGYZ22.pdf)                   | -                                                                         | Single-Stepping, PTE A/D                                |
| 마이크로아키텍처 공격을 위한 신속한 프로토타이핑                                               | [USENIX22](https://www.usenix.org/system/files/sec22summer_easdon.pdf)                       | [GitHub (full)](https://github.com/libtea/frameworks)                              | Single-stepping, page fault, PTE A/D, etc.              |
| Util::Lookup: 암호화 라이브러리에서 키 디코딩 악용                               | [CCS21](https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3460120.3484783)                                  | [GitHub (full)](https://github.com/UzL-ITS/util-lookup)                            | Single-Stepping, PTE A/D                                |
| SmashEx: 예외를 사용하여 SGX 엔클레이브 분쇄                                                | [CCS21](https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3460120.3484821)                                  | -                                                                         | Single-Stepping                                         |
| 온라인 템플릿 공격: 재검토                                                             | [CHES21](https://tches.iacr.org/index.php/TCHES/article/view/8967/8545)                      | [Zenodo (simulation)](https://zenodo.org/record/4680071)                                 | Single-stepping, page fault, PTE A/D                    |
| Aion Attacks: 신뢰 실행 환경에서 소프트웨어 타이머 조작                    | [DIMVA21](http://individual.utoronto.ca/shengjiexu/publication/whuang-dimva2021-aion_v2.pdf) | -                                                                         | Single-stepping, interrupts(?)                          |
| Platypus: x86에서 소프트웨어 기반 전력 사이드 채널 공격                                     | [S&P21](https://platypusattack.com/platypus.pdf)                                             | [GitHub (simulated PoC)](https://github.com/0xhilbert/Platypus)                             | Single-stepping, zero-stepping                          |
| CrossTalk: 코어 간 추측 데이터 누출은 실제다                                        | [S&P21](https://download.vusec.net/papers/crosstalk_sp21.pdf)                                | -                                                                         | Single-stepping, page fault                             |
| Frontal Attack: CPU 프론트엔드를 통한 SGX의 제어 흐름 누출                               | [USEC21](https://www.usenix.org/system/files/sec21-puddu.pdf)                                | [GitHub (full, artifact evaluated)](https://github.com/dn0sar/frontal_poc)                             | Single-stepping interrupt latency, PTE A/D              |
| PThammer: 암시적 접근을 통한 사용자-커널 경계 Rowhammer | - | [MICRO20](https://arxiv.org/pdf/2007.08707v2.pdf) | Page table walk |
| SpeechMiner: 추측 실행 취약점 조사 및 측정을 위한 프레임워크  | [NDSS20](https://www.ndss-symposium.org/wp-content/uploads/2020/02/23105-paper.pdf)          | [GitHub (full)](https://github.com/teecert/SpeechMiner)                            | Page-table manipulation                                 |
| Déjà Vu: Mozilla의 NSS에 대한 사이드 채널 분석 | [CCS20](https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3372297.3421761) | - | Page fault  |
| A부터 Z까지: 실제 환경에서의 사영 좌표 누출                                        | [CHES20](https://eprint.iacr.org/2020/432.pdf)                                               | -                                                                         | Page fault                                              |
| LVI: 마이크로아키텍처 로드 값 주입을 통한 일시적 실행 하이재킹             | [S&P20](https://lviattack.eu/lvi.pdf)                                                        | [GitHub (PoC)](https://github.com/jovanbulck/sgx-step-lvi/tree/master/app/lvi)    | Single-stepping, page-table manipulation                |
| CopyCat: 엔클레이브에 대한 제어된 명령어 수준 공격                                      | [USEC20](https://arxiv.org/pdf/2002.08437.pdf)                                               | -                                                                         | Single-stepping, page fault, PTE A/D                    |
| 하나의 취약한 원시 요소가 바이러스처럼 퍼질 때: ECDSA 및 RSA에 대한 새로운 단일 추적 공격         | [CHES20](https://eprint.iacr.org/2020/055.pdf)                                               | -                                                                         | Single-stepping, page fault, PTE A/D                    |
| 큰 숫자 - 큰 문제: (EC)DSA 구현에서 논스 누출 체계적 분석  | [USEC20](https://www.usenix.org/system/files/sec20summer_weiser_prepub_0.pdf)                | -                                                                         | Page fault                                              |
| Plundervolt: 인텔 SGX에 대한 소프트웨어 기반 오류 주입 공격                          | [S&P20](https://plundervolt.com/doc/plundervolt.pdf)                                         | [GitHub (full)](https://github.com/KitMurdock/plundervolt)                         | Privileged interrupt/call gates, MSR                    |
| Bluethunder: SGX에 대한 2단계 방향 예측기 기반 사이드 채널 공격             | [CHES20](https://heartever.github.io/files/bluethunder_sgx_ches.pdf)                         | -                                                                         | Single-stepping                                         |
| Fallout: Meltdown 저항 CPU의 데이터 누출                                               | [CCS19](https://mdsattacks.com/files/fallout.pdf)                                            | -                                                                         | PTE A/D                                                 |
| 두 세계 이야기: 엔클레이브 차폐 런타임의 취약성 평가                | [CCS19](https://people.cs.kuleuven.be/~jo.vanbulck/ccs19-tale.pdf)                           | [GitHub (full)](https://github.com/jovanbulck/0xbadc0de)                           | Single-stepping, page fault, PTE A/D                    |
| ZombieLoad: 교차 권한 경계 데이터 샘플링                                             | [CCS19](https://zombieloadattack.com/zombieload.pdf)                                         | [GitHub (PoC)](https://github.com/IAIK/ZombieLoad/)                               | Single-stepping, zero-stepping, page-table manipulation |
| SPOILER: 추측 로드 위험이 Rowhammer 및 캐시 공격 강화                            | [USEC19](https://arxiv.org/pdf/1903.00446.pdf)                                               | -                                                                         | Single-stepping interrupt latency                       |
| Nemesis: 기본 CPU 인터럽트 로직의 마이크로아키텍처 타이밍 누출 연구           | [CCS18](https://people.cs.kuleuven.be/~jo.vanbulck/ccs18.pdf)                                | [GitHub (full)](https://github.com/jovanbulck/nemesis)                             | Single-stepping interrupt latency, page fault, PTE A/D  |
| Foreshadow: 일시적 비순차 실행으로 인텔 SGX 왕국의 키 추출 | [USEC18](https://foreshadowattack.eu/foreshadow.pdf)                                         | [GitHub (PoC)](https://github.com/jovanbulck/sgx-step/tree/master/app/foreshadow) | Single-stepping, zero-stepping, page-table manipulation |
| 인텔 SGX SSL의 RSA 키 생성에 대한 단일 추적 공격                                | [AsiaCCS18](https://rspreitzer.github.io/publications/proc/asiaccs-2018-paper-1.pdf)         | -                                                                         | Page fault                                              |
| Off-Limits: 레거시 x86 메모리 세그멘테이션을 남용하여 엔클레이브 실행 염탐                | [ESSoS18](https://people.cs.kuleuven.be/~jo.vanbulck/essos18.pdf)                            | [link (full, artifact evaluated)](https://distrinet.cs.kuleuven.be/software/off-limits/)             | Single-stepping, IA32 segmentation, page fault          |
| SGX-Step: 정밀 엔클레이브 실행 제어를 위한 실용적 공격 프레임워크                   | [SysTEX17](https://people.cs.kuleuven.be/~jo.vanbulck/systex17.pdf)                          | [GitHub (full)](https://github.com/jovanbulck/sgx-step/tree/master/app/bench)      | Single-stepping, page fault, PTE A/D                    |