CN112948871B 在计算环境中保护计算数据的方法和装置 （微软技术许可有限责任公司）

201680044488.52016.07.15本公开涉及在计算环境中保护计算数据的于执行密钥交换协议的应用编程接口(API)部确定一个或多个所交换的加密密钥是否已经被2通过在计算环境的隔离存储器区域内执行从所述隔离存储器区域的外部接收到的并使用与在所述隔离存储器区域的外部运行的代码相关联的公钥来保护所述加密密钥，调用原语编程模型的原语，为所述隔离存储器区域使用所述安全通信信道，将所述被保护的计算数据和所述被保护的加2.根据权利要求1所述的装置，其中所述指令还被执行以处理使用与所述计算环境相3.根据权利要求1所述的装置，其中所述指令还被执行以调用用于生成所述加密密钥4.根据权利要求1所述的装置，其中所述指令还被执行以利用与在远程机器上运行的远程可信部件相对应的公钥来保护所述加密密钥。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述指令还被执行以使用所述加密密钥来解密被通过在计算环境的隔离存储器区域内执行从所述隔离存储器区域的外部接收到的并使用与在所述隔离存储器区域的外部运行的代码相关联的公钥来保护所述加密密钥，调用原语编程模型的原语，为所述隔离存储器区域使用所述安全通信信道，将所述被保护的计算数据和所述被保护的加3远程机器上运行的远程可信部件相对应的公钥来保护所述加密密钥。4和私有组织由于延迟和支出用于预防/减轻这些威胁而花费大量资金。随着这些组织转向为可信代码并且认证消息数据源自隔离存储器区域的技术使得能够由不同的提供者进行安全计算。由代码包生成的消息数据可以被用于使用各种机制(诸如本文中所描述的那些机制以及还涵盖具有类似特征的那些机制)在隔离存储器区域中的可信代码与在远程机器[0008]一些实施例具体指向使得能够访问被存储在隔离存储器区域中的代码包的技5码包提供安全计算涉及在维持用于在隔离存储器区域和不可信代码部件之间进行通信的原语编程模型的同时，将部分或全部的包的数据和代码与不可信代码部件(例如，特权软在远程机器上运行的一个或多个远程可信部件之间建立一个或多个安全通信信道来增强。与计算环境相对应的证据密钥(attestationkey)生成经签名数据，该经签名数据包括被6现了用于保护在隔离环境和不可信代码之间的网络数另一认证代码)一起被传达到远程机器，并且用通过原语编程模型生成的加密密钥进行保7提供者120和一个或多个部件122-a的计算机实现的系统100。尽管图1中所示的系统100在[0038]密钥交换协议的一个特征是证据密钥122-3，其对于安全计算提供者120是私有以确保数据在处在隔离存储器区域122-2的外部时[0039]来自证据密钥122-3的数字签名和来自API部件122-1的被保护的加密密钥的组合方面为在隔离存储器区域122-2与该区域外部的任何可信部件之间被传达的数据提供附加8件122-1提供了在隔离存储器区域122-2中运行的代码与在隔离存储器区域122-2外部的存()，其当被调用时，创建隔离环境并且将由packagePath自变量指定的计算机packagePath自变量可以指代全局或云文件系统而非本地文件系统中的文件数据。[0045]区域自变量定义了隔离存储器区域122-2的地址或位置。callInID自变量标识了9隔离存储器区域122-2中的函数，其被配置为处理来自不可信代码122-4的控制代码(或其他通信原语)。callInID自变量可以由代码包附带的信息提供。inputBuffer自变量和122-4可以例如通过调用以下函数来破坏隔离存储器区域：VOIDIsolatedRegionClose(_指令API部件122-1将经签名数据214传达到远程机器。在远程机器上运行的远程可信部件206可以对经签名数据122-3执行验证过程以确定这种数据是否已经被盗用和/或保护远程方式经由函数调用来调用通信原语以指令API部件122-1生成加密密钥。可信代码202例如代码文件并且还可以被存储在可信代码中。另一部分可以作为隔离存储器区域122-2中的秘密代码212传送到隔离存储器区域122-2之前初始加密秘密代码212的加密密钥。如本文离存储器区域122-2中，以对存储在外部存储装置中的数据执行安全计算。根据一个实施例，秘密代码212包括要对用于相当数目的客户端计算设备的实质数据集执行的并行处理[0051]可信代码202接收用户密钥210并且解密秘密代码212以访问定义要对存储的数据执行的一组计算的并行处理作业信息。秘密代码212将并行处理作业分布在隔离存储器区的计算数据都作为经签名数据214被传达到远程可信部件206。使用一个或多个通信原语[0052]远程可信部件206转而使用API部件122-1来验证消息内容的完整性和机密性。一个示例实现方式确定签名是否由与计算环境的安全计算提供者120(例如，而非恶意提供[0053]经签名数据214可以包括签名或由安全计算提供者的证据密钥生成的另一认证[0054]图3图示了具有用于支持部件304的支持区域的、隔离存储器区域122-2的操作环使用API部件122-1，不可信代码可以用IsolatedRegionCreate()创建支持区域302，并且[0056]如本文中所描述的，不可信代码通过IsolatedRegionIO[0057]为了通过示例说明，考虑隔离存储器区域122-2在图3中被描绘为具有秘密代码可以用远程可信部件206已知的秘密密钥加密。在API部件122-1验证了上文所提及的公钥[0058]为了保护支持区域302与隔离存储器区域122-2(在该实例中支持部件304构成为被合并到可信代码202中，并且私钥可以被那些函数用来保护被写入到不可信代码或从该[0060]如本文中所描述的，在计算环境120中运行的不可信代码调用API部件122-1上的API部件122-1生成并且返回加密密钥以保护可信代码202与远程可信部件之间的通信。这KeyID相对应的、具有参数为缓冲器keyBuffer中的keyBufferBytesRequired和keyBufferBytes的密钥：[0064]在另一操作中，可信代码202可以用公钥来保护加密密钥并信代码202可以调用原语函数408以将数字签名和被保护的加密密钥写入存储器缓冲器中，并且将消息传达到API部件122-1。作为响应，API部件122-1将消息发送到远程可信部件[0065]在原语函数404的以下示例实现方式中，对IsolatedAppSignMessage的函数调用指示API部件以生成针对消息内容的数字签名并且将数字签名存储在outpu[0067]远程可信部件206可以从存储器缓冲器读取数据并且提取数字签名和被保护的加密密钥。在一个操作中，远程可信部件调用原语函数410以生成包的真实拷贝的密码学摘[0068]在原语函数404的以下示例实现方式中，对IsolatedAppIoControl的函数调用传达inputBuffer中的IO控制代码，并且API部件122-1执行IO控制代码并且返回[0070]可信代码202调用上文原语函数以指示API部件122-1向远程可信部件传达存储器[0071]建立安全通信信道的一个示例机制操作这些函数来验证该消息源自隔离存储器[0073]IsolatedRegionGetDigest()函全计算提供者120的标识符一起被传递到原语函数IsolatedRegionCheckSignature()。如要与针对这种代码产生的摘要进行比较来验证在隔离存储器区域内部运行的代码尚未受码与干净版本不一样。因此，经签名消息/证据消息的内容可以被用于以多种方式(例如，Diffie-Hellman密钥交换)在可信代码202与远程可信部件206之间共享秘密数据。本文中[0074]除了隔离存储器区域122-2之外，以下描述适用于实现支持部件的一个或多个示例实施例，诸如图3的支持部件304。该支持部件调用API部件122-1上的原语函数IsolatedAppGetKey()来生成加密密钥以用作加密处理器私钥的密封密钥译和加密应用代码，并且将经加密的应用代码与公开代码绑定以产生代码包(例如，代码IsolatedRegionCheckSignature()验证处理器公钥的证据，然后使用处理器公钥对被用[0076]云计算环境中的不可信代码通过函数IsolatedRegionCreate()将代码包加载到隔离存储器区域中，并且使用函数IsolatedRegionIOControl()以指示公开代码生成新的经加密的新密钥被发送到支持区域。支持区域使用IsolatedRegionCheckSignature()来应用代码，然后通过调用函数IsolatedRegionIOControl()来调用应用代码中的函向用于处理指向应用代码的IO控制代码的处理程序(handler)传达原语IO控制代码(或另一控制指令)。可信代码通过将IO控制代码指向不可信代码中的特定处理程序来准备用于[0079]图6图示了用于隔离存储器区域122-2中的可信代码和数据的隔离环境600的实施用于对存储的数据执行一组计算以产生计算数据606。应用代码602可以使用公开代码604来保护具有加密密钥608的计算数据606，并且将安全计算数据606传达到隔离存储器区域储器缓冲器中传达该签名610来将签名610传递到在与隔离存储器122-2不同的存储器区域环境中运行的不可信代码或由远程机器执行的远程存[0080]在一些实施例中，公开代码604可以利用元数据612来标识应用代码602的存储器描述的那些应用编程接口(API)部件的应用程间通信原语使得能够访问由应用代码602实现[0082]处于计算环境700控制下的安全计算提供者720包括处理器电路730和隔离存储器完全在单个设备820内)实现用于系统100的一些或全[0085]设备820可以使用处理部件830来执行用于系统100的处理操作或逻辑。处理部件电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、数字信号处理器或其任何组合。确定是否使用硬件元件和/或软件元件来实现实施例可以按照任何数目的[0086]设备820可以使用通信部件840来执行用于系统100的通信操作或逻辑。通信部件原语编程模型建立具有隔离存储器区域的安全通信信道。使用调用通信原语的函数调用，不可信代码和可信代码通过实现用于保护诸如传输层安全性(TLS)、安全套接字层(SSL)和/或类似物的网络数据业务的加密协议来建立安全[0089]本文中所包括的是表示用于执行所公开的体系架构的新颖方面的示例性方法的序的限制，因为一些动作可以据此以不同次序发生和/或与除了本文中所示出和描述的动文中所描述的一个或多个实施例执行的操作中的一些或全部操作。在图9所示的图示的实使得可信代码向远程可信部件提供使用公开密钥和签名保护的加密密钥以认证加密密钥。且经由对API部件的函数调用向可信代码传达该被保护的用户密钥。函数调用可能导致控[0093]比如，API部件和不可信代码可以指令隔离存储器区域中的可信代码来启动用于可信代码保护加密密钥之后，可信代码请求API部件使用与控制计算环境的安全计算提供者相对应的私钥来生成签名。API部件将包括签名的消息传达到在远程机器上运行的远程的可信代码。API部件可以将被保护的用户密钥传达到在隔离存储器区域中运行的可信代[0094]逻辑流程900可以继续在框908处将验证结果传达到在远程机器上运行的远程可信部件。框908处的逻辑流程完成了对隔离存储器区域和在该区域中运行的代码的安全通[0097]图11图示了用于图4的远程可信部件的逻辑流程的实施例。逻辑流程1100可以表示由本文中所描述的一个或多个实施例执行[0098]在图11所示的图示的实施例中，逻辑流程1100在框1102处开始，其中逻辑流程害。如果被验证，则经签名消息/证据消息的内容可以被用于以多种方式(例如，Diffie-Hellman密钥交换)在隔离环境中的可信代码与远程机器中的远程可信部件之间共享秘密[0100]图12图示了适于实现如先前所描述的各种实施例的示例性计算体系架构1200的服务器上运行的应用和服务器都可以是部件。一个或多个部件可以驻留在进程和/或执行线程内，并且部件可以位于一台计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。进一步1208。处理单元1204可以是各种商业上可用的处理器中的任一种处理器，包括但不限于器；IBM@和MotorolaBDragonBallc和powerpc@处理器；I理器；IntelEceleron@、Core(2)DUO区、Itanium@、pentium区、xeonQ和可以被采用为处理单元1204。体系架构中的任一种的本地总线。接口适配器可以经由插槽体系架构连接到系统总线机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例可以包括能够存储电子数据的任何有形介[0106]系统存储器1206可以包括一个或多个较高速存储器单元形式的各种类型的计算如独立磁盘冗余阵列(RAID)驱动器)、固态存储器设备(例如，USB存储器、固态驱动器(SSD))以及适合于存储信息的任何其他类型的存储介质。在图12所示的图示的实施例中，统(BIOS)可以被存储在非易失性存储器121[0107]计算机1202可以包括一个或多个较低速度存储器单元形式的各种类型的计算机入的磁性软盘驱动器(FDD)1216、以及从可移除光盘1222读取或向其写入的光盘驱动器接口1224可以包括通用串行总线(USB)和IEEE1394接口技术中的至其他程序模块1234和程序数据1236可以包括例如系统100的各种[0110]监视器1244或其他类型的显示设备也经由诸如视频适配器1246的接口连接到系[0111]计算机1202可以经由到一个或多个远程计算机(诸如远程计算机1248)的有线和/并且可以使用在计算机之间建立通信链路的其他器[0114]计算机1202可操作来使用IEEE802系列标准与有线和无线设备或实体进行通信，以如对于常规网络那样是预先定义的结构，或者仅仅是至少两个设备之间的自组织(ad[0115]图13图示了适于实现如先前所描述的各种实施例的示例性通信体系架构1300的器1304可操作地连接到一个或多个相应的客户数据存储装置1308和服务器数据存储装置1306可以实现任何公知的通信技术和协议。通信框架1306可以被实现为分组交换网络(例及以其他方式增加客户端1302和服务器1304所需的通信带宽。通信网络可以是有线网络储器区域中执行的代码进行的通信；使用与计算环境相对应的证据密钥来生成经签名数签名数据传达到远程可信部件以访问存