소개

GoTEE 프레임워크는 TamaGo 기반 유니커널을 권한(privileged) 및 비권한(unprivileged) 모드로 동시에 인스턴스화하며, 각 유니커널은 모니터 모드와 커스텀 시스템 콜을 통해 서로 상호작용합니다.

이러한 기능을 통해 GoTEE는 TamaGo 기반 TEE(Trusted Execution Environment)를 구현하여, ARM TrustZone Secure World 또는 RISC-V Supervisor Execution Environment 내 베어 메탈 실행에 Go의 메모리 안전성, 편의성 및 기능을 제공합니다.

GoTEE는 GoTEE API를 구현하는 순수 Go, Rust 또는 C 기반 프리스탠딩 Trusted Applet뿐만 아니라, Linux처럼 ARM TrustZone Normal World 또는 RISC-V S-모드에서 실행할 수 있는 모든 운영 체제도 감독할 수 있습니다.

기능

ARM 사용자 모드, TrustZone Normal World 또는 RISC-V Supervisor Mode를 위한 격리된 실행 컨텍스트
장애 감지를 위한 기회적 소프트 락스텝
Trusted OS 구현을 위한 API (Syscall, JSON-RPC 및 예외 처리기)

문서

튜토리얼을 포함한 주요 문서는 프로젝트 위키에서 확인할 수 있습니다.

패키지 API 문서는 pkg.go.dev에서 확인할 수 있습니다.

지원 하드웨어

다음 표는 현재 지원되는 SoC와 보드를 요약합니다.

예제 애플리케이션

TEE 용어에서 권한이 있는 유니커널은 일반적으로 Trusted OS라고 하며, 권한이 없는 유니커널은 Trusted Applet을 나타냅니다.

GoTEE 예제는 Trusted OS, Trusted Applet 및 Main OS로 동작하는 Go 유니커널의 동시 실행을 보여줍니다.

[!WARNING] Main OS는 Linux 등 '리치(rich)' OS라면 무엇이든 될 수 있으며, TamaGo는 단지 자체 완결형 예제를 위해 사용됩니다. Trusted Applet도 마찬가지로, 사용자 모드에서 실행되고 GoTEE API를 구현할 수 있는 모든 베어 메탈 애플리케이션이 될 수 있으며, 예를 들어 프리스탠딩 C 또는 Rust 프로그램이 있습니다.

빌드 시 trusted_applet_go를 trusted_applet_rust로 대체하면 Rust 예제를 사용할 수 있습니다.

예제의 Trusted OS/애플릿 조합은 서로 다른 권한 수준에서 세 개의 TamaGo 유니커널이 동시에 실행되는 것을 기본적으로 테스트합니다:

Trusted OS (ARM: TZ Secure World system mode, RISC-V: M-mode)
Trusted Applet (ARM: TZ Secure World user mode, RISC-V: S-mode)
Main OS (ARM: TZ Normal World system mode, RISC-V: S-mode)

Main OS는 모니터 콜로 제어권을 반환합니다.

Trusted Applet은 5초간 대기한 후 Trusted OS 메모리 읽기를 시도하며, 이로 인해 슈퍼바이저가 처리하는 예외가 발생하여 Trusted Applet이 종료됩니다.

Trusted OS와 Trusted Applet 간 통신을 위해 GoTEE syscall 인터페이스가 구현되어 있습니다.

USB armory Mk II에서 실행하면 예제 애플리케이션은 Ethernet over USB(ECM 프로토콜, Linux 및 macOS 호스트 지원)를 통해 SSH로 접근할 수 있습니다:

$ ssh [email protected]
tamago/arm • TEE security monitor (Secure World system/monitor)

allgptr                                          # memory forensics of applet goroutines
csl                                              # show config security levels (CSL)
csl             <periph> <slave> <hex csl>       # set config security level (CSL)
dbg                                              # show ARM debug permissions
exit, quit                                       # close session
gotee                                            # TrustZone example w/ TamaGo unikernels
help                                             # this help
linux           <uSD|eMMC>                       # boot NonSecure USB armory Debian base image
lockstep        <fault %>                        # tandem applet example w/ fault injection
peek            <hex offset> <size>              # memory display (use with caution)
poke            <hex offset> <hex value>         # memory write   (use with caution)
reboot                                           # reset device
sa                                               # show security access (SA)
sa              <id> <secure|nonsecure>          # set security access (SA)
stack                                            # stack trace of current goroutine
stackall                                         # stack trace of all goroutines

>

예제는 gotee 명령으로 실행할 수 있으며, 실제 하드웨어 주변장치를 사용하여 TrustZone 제한이 적용되기 전과 후의 동작을 보여주기 위해 Main OS를 두 번 생성합니다.

또한 linux 명령을 사용하여 USB armory Debian 베이스 이미지를 비보안(Non-secure) 메인 OS로 실행할 수 있습니다.

[!NOTE] 비보안 운영은 USB armory Debian 베이스 이미지 릴리스 20211129 이상만 지원됩니다.

gotee

예제는 QEMU 에뮬레이션에서도 실행할 수 있습니다.

[!NOTE] 에뮬레이션 실행은 QEMU가 TrustZone/PMP를 완전히 지원하지 않으므로 부분적인 테스트만 수행합니다.

make qemu
...
> gotee
00:00:00 tamago/arm • TEE security monitor (Secure World system/monitor)
00:00:00 SM loaded applet addr:0x9c000000 entry:0x9c072740 size:4940275
00:00:00 SM loaded kernel addr:0x80000000 entry:0x8007100c size:4577643
00:00:00 SM waiting for applet and kernel
00:00:00 SM starting mode:USR sp:0x9e000000 pc:0x9c072740 ns:false
00:00:00 SM starting mode:SYS sp:0x00000000 pc:0x8007100c ns:true
00:00:00 tamago/arm (go1.19.1) • TEE user applet
00:00:00 tamago/arm (go1.19.1) • system/supervisor (Non-secure)
00:00:00 supervisor is about to yield back
00:00:00 SM stopped mode:SYS sp:0x8146bf54 lr:0x801937a4 pc:0x80193884 ns:true err:exit
00:00:00 applet obtained 16 random bytes from monitor: b4cc4764dd30291a52545b182313003c
00:00:00 applet requests echo via RPC: hello
00:00:00 applet received echo via RPC: hello
00:00:00 applet will sleep for 5 seconds
00:00:01 applet says 1 mississippi
...
00:00:05 applet says 5 mississippi
00:00:05 applet is about to read secure memory at 0x98010000
00:00:05    r0:98010000  r1:9c8240c0  r2:98010000  r3:00000000
00:00:05    r4:00000000  r5:00000000  r6:00000000  r7:9c86bec8
00:00:05    r8:00000007  r9:0000003d r10:9c8020f0 r11:9c342f41 cpsr:600001d7 (ABT)
00:00:05   r12:00000061  sp:9c86bf08  lr:9c1b1be8  pc:9c011330 spsr:600001d0 (USR)
00:00:05 SM stopped mode:USR sp:0x9c86bf08 lr:0x9c1b1be8 pc:0x9c011330 ns:false err:ABT

컴파일러 빌드

TamaGo 컴파일러를 빌드합니다(또는 최신 바이너리 릴리스를 사용하세요):

wget https://github.com/usbarmory/tamago-go/archive/refs/tags/latest.zip
unzip latest.zip
cd tamago-go-latest/src && ./all.bash
cd ../bin && export TAMAGO=`pwd`/go

ARM 타깃에서 빌드 및 실행

예제 Trusted Applet 및 커널 실행 파일을 다음과 같이 빌드합니다:

git clone https://github.com/usbarmory/GoTEE-example
cd GoTEE-example && export TARGET=usbarmory && make nonsecure_os_go && make trusted_applet_go && make trusted_os

[!NOTE] Rust TA 예제를 위해서는 trusted_applet_go를 trusted_applet_rust로 바꾸세요. 이를 위해서는 Rust nightly와 armv7a-none-eabi 툴체인이 필요합니다.

최종 실행 파일은 bin 하위 디렉터리에 생성되며, 네이티브 실행에는 trusted_os_usbarmory.imx를 사용해야 합니다.

사용 가능한 타깃은 다음과 같습니다:

`TARGET`	보드	실행 및 디버깅
`usbarmory`	USB armory Mk II	usbarmory

이 타깃들은 네이티브 실행(위 표의 관련 문서 링크 참조)과 에뮬레이션 실행(예: make qemu)을 모두 지원합니다.

RISC-V 타깃에서 빌드 및 실행

예제 Trusted Applet 및 커널 실행 파일을 다음과 같이 빌드합니다:

git clone https://github.com/usbarmory/GoTEE-example
cd GoTEE-example && export TARGET=sifive_u && make nonsecure_os_go && make trusted_applet_go && make trusted_os

[!NOTE] Rust TA 예제를 위해서는 trusted_applet_go를 trusted_applet_rust로 바꾸세요. 이를 위해서는 Rust nightly와 riscv64gc-unknown-none-elf 툴체인이 필요합니다.

최종 실행 파일은 bin 하위 디렉터리에 생성됩니다.

사용 가능한 타깃:

`TARGET`	보드	실행 및 디버깅
`sifive_u`	QEMU sifive_u	sifive_u

이 타깃은 에뮬레이션 실행(예: make qemu)으로만 테스트되었습니다.

GoTEE를 사용하는 애플리케이션

ArmoredWitness - 크로스 에코시스템 증인 네트워크

저자

Andrea Barisani
[email protected]

Andrej Rosano
[email protected]

라이선스

이 소스 파일들은 LICENSE 파일에 명시된 BSD 스타일 라이선스에 따라 배포됩니다.

NXP i.MX6ULZ	USB armory Mk II	imx6ul	usbarmory/mk2
NXP i.MX6ULL	MCIMX6ULL-EVK	imx6ul	mx6ullevk
SiFive FU540	QEMU sifive_u	fu540	qemu/sifive_u

GoTEE

인기

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