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Linux系统上QingTian Enclave应用的开发

更新时间:2024-10-16 GMT+08:00

QingTian Enclave SDK

QingTian Enclave SDK由一系列开源库组成,以便您开发自己的QingTian Enclave应用程序。其中包括QingTian安全模块(QingTian Security Module,QTSM)提供的qtsm-lib函数库。此外,SDK集成了KMS接口,该接口内置了获取证明文档及调用华为云KMS相关服务的功能。在典型使用案例里,我们描述了在QingTian Enclave调用KMS解密接口的实例。

表1 接口介绍

类型

接口

接口描述

libqtsm接口

qtsm_describe_pcr

查询指定index的PCR数据信息

qtsm_extend_pcr

扩展指定index对应的PCR值

qtsm_lock_pcr

锁定指定index的PCR数据信息

qtsm_lock_pcrs

批量锁定指定index对应的PCR值

qtsm_get_describe

获取qtsm信息

qtsm_get_attestation

获取Attestation Doc

qtsm_get_random

获取硬件随机数

KMS接口

kms_generate_datakey_blocking

生成新的密钥对,获取公钥与私钥

kms_generate_datakey_blocking_with_proxy

集成qtproxy代理的密钥对获取接口

kms_gen_random_blocking

获取随机数

kms_gen_random_blocking_with_proxy

集成qtproxy代理的随机数获取接口

kms_decrypt_data_blocking

解密数据

kms_decrypt_data_blocking_with_proxy

集成qtproxy代理的解密数据接口

源码可以在开源仓库https://gitee.com/HuaweiCloudDeveloper/huawei-qingtian/tree/master/enclave免费获取,您可以基于测试示例开发自己的QingTian Enclave应用程序。

Vsock通信实例

本节主要通过vsock示例来介绍如何在Linux环境下开发QingTian Enclave应用程序。本节中提供的vsock程序只支持在Linux环境下运行。

通过该vsock程序,可以帮助开发者了解到父虚拟机和QingTian Enclave间如何进行消息传递从而实现双方交互。该vsock程序带有Server和Client参数,通过指定该参数可以指定父虚拟机或者QingTian Enclave虚拟机扮演相应角色。在该vsock程序中,客户端程序会发送一段简单的文本信息通过vsock通道传递给服务端程序,同时服务端程序会监听相应的vsock通道,一旦收到来自客户端的消息后,会将其收到的消息打印在终端界面上。

在下面介绍中,我们将说明如何让QingTian Enclave扮演服务端等待并接收来自客户端父虚拟机的hello world信息:

  1. 编写一个SocketCommunication.py程序:
    #!/usr/local/env python3
    import argparse
    import socket
    import sys
    
    CID_DEFAULT = 3
    PORT_DEFAULT = 9999
    TIMEOUT = 5
    BLACKLOG_DEFAULT = 5
    
    class Client:
        def __init__(self, cid, port):
            self.clientAddr = (cid, port)
            self.connect()
    
        def connect(self):
            self.socket = socket.socket(socket.AF_VSOCK, socket.SOCK_STREAM)
            self.socket.settimeout(TIMEOUT)
            print("connecting to the server")
            try:
                self.socket.connect(self.clientAddr)
            except socket.error:
                print("client's socket connection err")
                sys.exit(1)
    
        def send(self, msg):
            print("client sends hello to the server")
            self.socket.sendall(msg)
    
        def disconnect(self):
            self.socket.close()
    
        def receiveData(self):
            while True:
                try:
                    message = self.socket.recv().decode()
                except (socket.error, UnicodeDecodeError):
                    break
                if message:
                    print(message, end = " ", flush = True)
            print()
    
    def clientHandler(args):
        client = Client(args.cid, args.port)
        message = "Hello world"
        client.send(message.encode())
        client.disconnect()
    
    class Server:
        def __init__(self, port):
            self.socket = socket.socket(socket.AF_VSOCK, socket.SOCK_STREAM)
            self.serverAddr = (socket.VMADDR_CID_ANY, port)
            self.socket.bind(self.serverAddr)
            self.socket.listen(BLACKLOG_DEFAULT)
    
        def receiveData(self):
            while True:
                print("waiting for a connection")
                (conn, clientAddr) = self.socket.accept()
                try:
                    print("connection from ", clientAddr)
                    while True:
                        try: 
                            data = conn.recv(256).decode()
                        except (socket.error, UnicodeDecodeError):
                            break
                        if data:
                            print("data: ", data)
                        else:
                            print("connection close")
                            break
                finally:
                    conn.close()
    
    def serverHandler(args):
        server = Server(args.port)
        server.receiveData()
    
    
    def main():
        parser = argparse.ArgumentParser(description = "Hello world demo", prog='SocketCommunication')
        subparsers = parser.add_subparsers(description = "Communication roles")
        parserClient = subparsers.add_parser("Client", description = "Client",
                                            help = "Communicate with server using a given cid and port.")
        parserClient.add_argument("-c", "--cid", default = CID_DEFAULT, type = int, help = "Client's Cid")
        parserClient.add_argument("-p", "--port", default = PORT_DEFAULT, type = int, help = "Client's port")
        parserClient.set_defaults(func = clientHandler)
        parserServer = subparsers.add_parser("Server", description = "Server", help = "Listen on a given port")
        parserServer.add_argument("-p", "--port", default = PORT_DEFAULT, type = int, help = "Server's Port")
        parserServer.set_defaults(func = serverHandler)
        if len(sys.argv) < 2:
            parser.print_usage()
            sys.exit(1)
        args = parser.parse_args()
        args.func(args)
    
    
    if __name__ == "__main__":
        main()
  1. 创建一个Dockerfile文件,内容如下:
    #start the Docker image from ubuntu
    FROM ubuntu AS base-img
    WORKDIR /home/builder
    # COPY vsocket example
    COPY . vsocket
    # install relative dependencies
    RUN apt-get update && \
        apt-get install python3 -y && \
        apt-get install gcc -y && \
        apt-get install gawk -y
    # Launch a client
    CMD ["python3", "/home/builder/vsocket/SocketCommunication.py","Server","-p 9999"]
  1. 构建docker镜像:
    sudo docker build -t vsock-sample-client -f Dockerfile .
  1. 将docker镜像转化为QingTian Enclave镜像:
    qt enclave make-img --docker-uri vsock-sample-client --eif vsock_sample.eif
  1. 使用vsock_sample.eif以debug模式启动QingTian Enclave:
    qt enclave start --cpus 2 --mem 4096 --eif vsock_sample.eif --debug-mode --cid 4
    然后使用qt enclave console命令查看QingTian Enclave内只读终端输出:
    qt enclave console --enclave-id 0
    waiting for a connection
  1. 然后另起一个父虚拟机终端,启动客户端程序:
    python3 SocketCommunication.py Client -c 4 -p 9999
  1. 当服务端程序收到来着vsock的消息后,会打印如下消息到终端上:
    connection from  (3, 4180219645)
    data:  Hello world
    connection close
    waiting for a connection

libqtsm与SDK使用示例

本节主要基于开源示例代码来介绍如何在QingTian Enclave应用程序中使用libqtsm与SDK接口。本节中提供的示例程序只支持在Linux环境下运行。

  1. 安装libqtsm开发包:

    yum install libqtsm-devel

  1. 获取开源示例代码,拷贝至enclave镜像创建环境中,地址如下:

    https://gitee.com/HuaweiCloudDeveloper/huawei-qingtian/tree/master/enclave/qtsm

  1. 创建一个Dockerfile文件,内容如下:
    # start the Docker image from ubuntu
    FROM ubuntu AS base-img
    WORKDIR /home/builder
    # COPY libqtsm example
    COPY ./qtsm qtsm_tests/
    # install relative dependencies
    RUN apt-get update && \
        apt-get install gcc -y && \
        apt-get install make -y && \
        apt-get install libssl-dev -y && \
        apt-get install libglib2.0-dev -y && \
        apt-get install curl -y && \
        apt-get install libcurl4-openssl-dev –y  && \
        apt-get install -y libcbor-dev && \
        apt-get install -y libjson-c-dev
    # build a test demo
    RUN cd qtsm_tests/tests/ && \
           make
    RUN cp /home/builder/qtsm_tests/tests/gtest_libqtsm /root/
    # Launch a client
    CMD "/root/gtest_libqtsm"
  1. 构建docker镜像,将docker镜像装换为enclave镜像并启动enclave。
  2. 获取SDK接口的开源示例代码,地址如下:

    https://gitee.com/HuaweiCloudDeveloper/huawei-qingtian/tree/master/enclave/qtsm-sdk-c/samples

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