1. Omówienie
Poufne maszyny wirtualne (CVM) to typ maszyn wirtualnych Compute Engine, które korzystają ze sprzętowego szyfrowania pamięci. Dzięki temu dane i aplikacje nie mogą być odczytywane ani modyfikowane podczas korzystania. W tym ćwiczeniu poznasz uwierzytelnianie zdalne, które umożliwia zdalnej stronie weryfikowanie węzłów CVM. Ponadto zapoznasz się z logowaniem w chmurze, aby przeprowadzić dalszą kontrolę.
Jak widać na rysunku powyżej, ten projekt obejmuje te kroki:
- Konfiguracja CVM i zdalny atest
- Eksplorowanie Cloud Logging w przypadku zdalnego poświadczenia CVM
- Konfigurowanie serwera WWW dla wersji tajnej
Składniki na rysunku powyżej to narzędzia go-tpm i Google Cloud Attestation:
- Narzędzie go-tpm: narzędzie open source do pobierania dowodów weryfikacji z modułu TPM (Virtual Trusted Platform Module) na CVM i wysyłania ich do Google Cloud Attestation w celu uzyskania tokena weryfikacji.
- Atestat Google Cloud: weryfikuje i potwierdza otrzymane dowody atestatyczne oraz zwraca token atestatyczny odzwierciedlający fakty dotyczące CVM wnioskodawcy.
Czego się nauczysz
- Jak przeprowadzić zdalne uwierzytelnianie za pomocą interfejsów API do przetwarzania poufnego w CVM
- Jak korzystać z Cloud Logging do monitorowania zdalnego uwierzytelniania CVM
Czego potrzebujesz
- Projekt Google Cloud Platform
- przeglądarka, np. Chrome lub Firefox;
- Podstawowa znajomość Google Compute Engine i poufnych maszyn wirtualnych.
2. Konfiguracja i wymagania
Aby włączyć niezbędne interfejsy API, uruchom to polecenie w konsoli usługi Cloud lub w lokalnym środowisku programistycznym:
gcloud auth login
gcloud services enable \
cloudapis.googleapis.com \
cloudshell.googleapis.com \
confidentialcomputing.googleapis.com \
compute.googleapis.com
3. Konfigurowanie zdalnego uwierzytelniania CVM i vTPM
W tym kroku utworzysz CVM i wykonasz zdatne uwierzytelnianie vTPM, aby pobrać token uwierzytelniający (token OIDC) na CVM.
Otwórz konsolę Cloud lub lokalne środowisko programistyczne. Utwórz CVM w ten sposób (patrz Tworzenie instancji poufnej maszyny wirtualnej | Google Cloud). Dostęp do interfejsów API Confidential Computing wymaga zakresów.
gcloud config set project <project-id>
gcloud compute instances create cvm-attestation-codelab \
--machine-type=n2d-standard-2 \
--min-cpu-platform="AMD Milan" \
--zone=us-central1-c \
--confidential-compute \
--image=ubuntu-2204-jammy-v20240228 \
--image-project=ubuntu-os-cloud \
--scopes https://www.googleapis.com/auth/cloud-platform
Autoryzuj domyślne konto usługi CVM do uzyskiwania dostępu do interfejsów Confidential Computing API (CVM potrzebuje tych uprawnień do pobierania tokena uwierzytelniania z interfejsów Confidential Computing API):
1) Utwórz rolę, która zezwala na dostęp do interfejsów API do przetwarzania poufnych danych.
gcloud iam roles create Confidential_Computing_User --project=<project-id> \
--title="CVM User" --description="Grants the ability to generate an attestation token in a CVM." \
--permissions="confidentialcomputing.challenges.create,confidentialcomputing.challenges.verify,confidentialcomputing.locations.get,confidentialcomputing.locations.list" --stage=GA
Zastąp następujące elementy:
project-idto unikalny identyfikator projektu.
2) Dodaj do roli domyślne konto usługi maszyny wirtualnej.
gcloud projects add-iam-policy-binding <project-id> \
--member serviceAccount:$(gcloud iam service-accounts list --filter="email ~ compute@developer.gserviceaccount.com$" --format='value(email)'
) \
--role "projects/<project-id>/roles/Confidential_Computing_User"
Zastąp następujące elementy:
project-idto unikalny identyfikator projektu.
3) Połącz się z CVM i skonfiguruj binarne narzędzie go-tpm do pobierania tokena uwierzytelniania z interfejsów API Confidential Computing udostępnianych przez Google Cloud Attestation.
- Połącz się z CVM.
gcloud compute ssh --zone us-central1-c cvm-attestation-codelab
- Konfigurowanie środowiska Go:
wget https://go.dev/dl/go1.22.0.linux-amd64.tar.gz sudo tar -C /usr/local -xzf go1.22.0.linux-amd64.tar.gz export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
- Kompiluj plik binarny narzędzia go-tpm. Narzędzia binarne go-tpm pobierają dowody uwierzytelnienia z vTPM na CVM i wysyłają je do usługi Google Cloud Attestation w celu uzyskania tokena uwierzytelnienia.
git clone https://github.com/google/go-tpm-tools.git --depth 1 cd go-tpm-tools/cmd/gotpm/ go build
- Polecenie go-tpm tool wyodrębnia dowody weryfikacji CVM z vTPM i wysyła je do Google Cloud Attestation. Google Cloud Attestation weryfikuje dowody potwierdzające atestację i zwraca token atestacji. Ten polecenie tworzy plik attestation_token, który zawiera Twoje
attestation-token. Użyjesz go później, aby pobrać obiekt tajny.attestation-tokenAby wyświetlić oświadczenia, możesz zdekodować token za pomocą strony jwt.io.
sudo ./gotpm token > attestation_token
- (Opcjonalnie) Aby wykonać uwierzytelnianie zdalne za pomocą narzędzia go-tpm i usługi Google Cloud Attestation, przedstawiamy polecenia służące do pobierania dowodów uwierzytelniania vTPM. W ten sposób możesz utworzyć usługę, taką jak Google Cloud Attestation, aby weryfikować i potwierdzać dowody na podstawie atesta:
nonce=$(head -c 16 /dev/urandom | xxd -p) sudo ./gotpm attest --nonce $nonce --format textproto --output quote.dat sudo ./gotpm verify debug --nonce $nonce --format textproto --input quote.dat --output vtpm_report
Plik vtpm_report zawiera zweryfikowany dziennik zdarzeń. Możesz go wyświetlić w ulubionym edytorze. Pamiętaj, że polecenie verify nie sprawdza certyfikatu klucza uwierzytelniania w ramach oferty.
4. Włączanie Cloud Logging i przeglądanie dziennika zdalnego uwierzytelniania
W maszynie wirtualnej cvm-attestation-codelab możesz uruchomić to polecenie. Tym razem zapisuje ona aktywność w Cloud Logging.
sudo ./gotpm token --cloud-log --audience "https://api.cvm-attestation-codelab.com"
Pobierz cvm-attestation-codelab <instance-id> w konsoli chmury lub lokalnym środowisku programistycznym.
gcloud compute instances describe cvm-attestation-codelab --zone us-central1-c --format='value(id)'
Aby zapoznać się z Cloud Logging, otwórz ten adres URL: https://console.cloud.google.com/logs. W polu zapytania wpisz:
resource.type="gce_instance" resource.labels.zone="us-central1-c" resource.labels.instance_id=<instance-id> log_name="projects/<project-id>/logs/gotpm" severity>=DEFAULT
Zastąp następujące elementy:
project-idto unikalny identyfikator projektu.instance-idto unikalny identyfikator instancji.
Powinieneś mieć możliwość znalezienia tokena atesta, jego roszczeń, surowych dowodów i liczby losowej wysłanych do usługi Attestation w Google Cloud.
5. Konfigurowanie serwera WWW Secret Release
W tym kroku zamknij poprzednią sesję SSH i skonfiguruj kolejną maszynę wirtualną. Na tej maszynie wirtualnej skonfigurujesz serwer WWW wersji tajnej. Serwer WWW weryfikuje otrzymany token uwierzytelniający i jego oświadczenia. Jeśli weryfikacja się powiedzie, udostępnia tajny klucz osobie, która go poprosiła.
1) Otwórz konsolę Cloud lub lokalne środowisko programistyczne. Utwórz maszynę wirtualną.
gcloud config set project <project-id>
gcloud compute instances create cvm-attestation-codelab-web-server \
--machine-type=n2d-standard-2 \
--zone=us-central1-c \
--image=ubuntu-2204-jammy-v20240228 \
--image-project=ubuntu-os-cloud
Zastąp następujące elementy:
project-idto unikalny identyfikator projektu.
2) Użyj SSH do połączenia z nową maszyną wirtualną.
gcloud compute ssh --zone us-central1-c cvm-attestation-codelab-web-server
3) Skonfiguruj środowisko Go.
wget https://go.dev/dl/go1.22.0.linux-amd64.tar.gz sudo tar -C /usr/local -xzf go1.22.0.linux-amd64.tar.gz export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
4). Utwórz te 2 pliki, aby przechowywać kod źródłowy serwera WWW tajnej wersji (kopiuj/wklej za pomocą nano).
main.go
package main
import (
"fmt"
"net/http"
"strings"
"time"
"log"
"github.com/golang-jwt/jwt/v4"
)
const (
theSecret = "This is the super secret information!"
)
func homePage(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
tokenString := r.Header.Get("Authorization")
if tokenString != "" {
tokenString, err := extractToken(tokenString)
if err != nil {
http.Error(w, err.Error(), http.StatusUnauthorized)
}
tokenBytes := []byte(tokenString)
// A method to return a public key from the well-known endpoint
keyFunc := getRSAPublicKeyFromJWKsFile
token, err := decodeAndValidateToken(tokenBytes, keyFunc)
if err != nil {
http.Error(w, "Invalid JWT Token", http.StatusUnauthorized)
}
if ok, err := isValid(token.Claims.(jwt.MapClaims)); ok {
fmt.Fprintln(w, theSecret)
} else {
if err != nil {
http.Error(w, "Error validating JWT claims: "+err.Error(), http.StatusUnauthorized)
} else {
http.Error(w, "Invalid JWT token Claims", http.StatusUnauthorized)
}
}
} else {
http.Error(w, "Authorization token required", http.StatusUnauthorized)
}
}
func extractToken(tokenString string) (string, error) {
if strings.HasPrefix(tokenString, "Bearer ") {
return strings.TrimPrefix(tokenString, "Bearer "), nil
}
return "", fmt.Errorf("invalid token format")
}
func isValid(claims jwt.MapClaims) (bool, error) {
// 1. Evaluating Standard Claims:
subject, ok := claims["sub"].(string)
if !ok {
return false, fmt.Errorf("missing or invalid 'sub' claim")
}
fmt.Println("Subject:", subject)
// e.g. "sub":"https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/<project_id>/zones/<project_zone>/instances/<instance_name>"
issuedAt, ok := claims["iat"].(float64)
if !ok {
return false, fmt.Errorf("missing or invalid 'iat' claim")
}
fmt.Println("Issued At:", time.Unix(int64(issuedAt), 0))
// 2. Evaluating Remote Attestation Claims:
hwModel, ok := claims["hwmodel"].(string)
if !ok || hwModel != "GCP_AMD_SEV" {
return false, fmt.Errorf("missing or invalid 'hwModel'")
}
fmt.Println("hwmodel:", hwModel)
swName, ok := claims["swname"].(string)
if !ok || swName != "GCE" {
return false, fmt.Errorf("missing or invalid 'hwModel'")
}
fmt.Println("swname:", swName)
return true, nil
}
func main() {
http.HandleFunc("/", homePage)
fmt.Println("Server listening on :8080")
err := http.ListenAndServe(":8080", nil)
if err != nil {
log.Fatalf("Server failed to start: %v", err)
}
}
helper.go
package main
import (
"crypto/rsa"
"encoding/base64"
"encoding/json"
"errors"
"fmt"
"io"
"math/big"
"net/http"
"github.com/golang-jwt/jwt/v4"
)
const (
socketPath = "/run/container_launcher/teeserver.sock"
expectedIssuer = "https://confidentialcomputing.googleapis.com"
wellKnownPath = "/.well-known/openid-configuration"
)
type jwksFile struct {
Keys []jwk `json:"keys"`
}
type jwk struct {
N string `json:"n"` // "nMMTBwJ7H6Id8zUCZd-L7uoNyz9b7lvoyse9izD9l2rtOhWLWbiG-7pKeYJyHeEpilHP4KdQMfUo8JCwhd-OMW0be_XtEu3jXEFjuq2YnPSPFk326eTfENtUc6qJohyMnfKkcOcY_kTE11jM81-fsqtBKjO_KiSkcmAO4wJJb8pHOjue3JCP09ZANL1uN4TuxbM2ibcyf25ODt3WQn54SRQTV0wn098Y5VDU-dzyeKYBNfL14iP0LiXBRfHd4YtEaGV9SBUuVhXdhx1eF0efztCNNz0GSLS2AEPLQduVuFoUImP4s51YdO9TPeeQ3hI8aGpOdC0syxmZ7LsL0rHE1Q",
E string `json:"e"` // "AQAB" or 65537 as an int
Kid string `json:"kid"` // "1f12fa916c3a0ef585894b4b420ad17dc9d6cdf5",
// Unused fields:
// Alg string `json:"alg"` // "RS256",
// Kty string `json:"kty"` // "RSA",
// Use string `json:"use"` // "sig",
}
type wellKnown struct {
JwksURI string `json:"jwks_uri"` // "https://www.googleapis.com/service_accounts/v1/metadata/jwk/signer@confidentialspace-sign.iam.gserviceaccount.com"
// Unused fields:
// Iss string `json:"issuer"` // "https://confidentialcomputing.googleapis.com"
// Subject_types_supported string `json:"subject_types_supported"` // [ "public" ]
// Response_types_supported string `json:"response_types_supported"` // [ "id_token" ]
// Claims_supported string `json:"claims_supported"` // [ "sub", "aud", "exp", "iat", "iss", "jti", "nbf", "dbgstat", "eat_nonce", "google_service_accounts", "hwmodel", "oemid", "secboot", "submods", "swname", "swversion" ]
// Id_token_signing_alg_values_supported string `json:"id_token_signing_alg_values_supported"` // [ "RS256" ]
// Scopes_supported string `json:"scopes_supported"` // [ "openid" ]
}
func getWellKnownFile() (wellKnown, error) {
httpClient := http.Client{}
resp, err := httpClient.Get(expectedIssuer + wellKnownPath)
if err != nil {
return wellKnown{}, fmt.Errorf("failed to get raw .well-known response: %w", err)
}
wellKnownJSON, err := io.ReadAll(resp.Body)
if err != nil {
return wellKnown{}, fmt.Errorf("failed to read .well-known response: %w", err)
}
wk := wellKnown{}
json.Unmarshal(wellKnownJSON, &wk)
return wk, nil
}
func getJWKFile() (jwksFile, error) {
wk, err := getWellKnownFile()
if err != nil {
return jwksFile{}, fmt.Errorf("failed to get .well-known json: %w", err)
}
// Get JWK URI from .wellknown
uri := wk.JwksURI
fmt.Printf("jwks URI: %v\n", uri)
httpClient := http.Client{}
resp, err := httpClient.Get(uri)
if err != nil {
return jwksFile{}, fmt.Errorf("failed to get raw JWK response: %w", err)
}
jwkbytes, err := io.ReadAll(resp.Body)
if err != nil {
return jwksFile{}, fmt.Errorf("failed to read JWK body: %w", err)
}
file := jwksFile{}
err = json.Unmarshal(jwkbytes, &file)
if err != nil {
return jwksFile{}, fmt.Errorf("failed to unmarshall JWK content: %w", err)
}
return file, nil
}
// N and E are 'base64urlUInt' encoded: https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc7518#section-6.3
func base64urlUIntDecode(s string) (*big.Int, error) {
b, err := base64.RawURLEncoding.DecodeString(s)
if err != nil {
return nil, err
}
z := new(big.Int)
z.SetBytes(b)
return z, nil
}
func getRSAPublicKeyFromJWKsFile(t *jwt.Token) (any, error) {
keysfile, err := getJWKFile()
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("failed to fetch the JWK file: %w", err)
}
// Multiple keys are present in this endpoint to allow for key rotation.
// This method finds the key that was used for signing to pass to the validator.
kid := t.Header["kid"]
for _, key := range keysfile.Keys {
if key.Kid != kid {
continue // Select the key used for signing
}
n, err := base64urlUIntDecode(key.N)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("failed to decode key.N %w", err)
}
e, err := base64urlUIntDecode(key.E)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("failed to decode key.E %w", err)
}
// The parser expects an rsa.PublicKey: https://github.com/golang-jwt/jwt/blob/main/rsa.go#L53
// or an array of keys. We chose to show passing a single key in this example as its possible
// not all validators accept multiple keys for validation.
return &rsa.PublicKey{
N: n,
E: int(e.Int64()),
}, nil
}
return nil, fmt.Errorf("failed to find key with kid '%v' from well-known endpoint", kid)
}
func decodeAndValidateToken(tokenBytes []byte, keyFunc func(t *jwt.Token) (any, error)) (*jwt.Token, error) {
var err error
fmt.Println("Unmarshalling token and checking its validity...")
token, err := jwt.NewParser().Parse(string(tokenBytes), keyFunc)
fmt.Printf("Token valid: %v\n", token.Valid)
if token.Valid {
return token, nil
}
if ve, ok := err.(*jwt.ValidationError); ok {
if ve.Errors&jwt.ValidationErrorMalformed != 0 {
return nil, fmt.Errorf("token format invalid. Please contact the Confidential Space team for assistance")
}
if ve.Errors&(jwt.ValidationErrorNotValidYet) != 0 {
// If device time is not synchronized with the Attestation Service you may need to account for that here.
return nil, errors.New("token is not active yet")
}
if ve.Errors&(jwt.ValidationErrorExpired) != 0 {
return nil, fmt.Errorf("token is expired")
}
return nil, fmt.Errorf("unknown validation error: %v", err)
}
return nil, fmt.Errorf("couldn't handle this token or couldn't read a validation error: %v", err)
}
5). Uruchom te polecenia, aby utworzyć serwer WWW i go uruchomić. Spowoduje to uruchomienie serwera WWW tajnego wydania na porcie :8080.
go mod init google.com/codelab go mod tidy go get github.com/golang-jwt/jwt/v4 go build ./codelab
Rozwiązywanie problemów: podczas uruchamiania może pojawić się to ostrzeżenie, które można zignorować. go mod tidy:
go: finding module for package github.com/golang-jwt/jwt/v4 go: downloading github.com/golang-jwt/jwt v3.2.2+incompatible go: downloading github.com/golang-jwt/jwt/v4 v4.5.0 go: found github.com/golang-jwt/jwt/v4 in github.com/golang-jwt/jwt/v4 v4.5.0 go: google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible: import path "google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible" should not have @version go: google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/cmd/jwt: import path "google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/cmd/jwt" should not have @version go: google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/request: import path "google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/request" should not have @version go: google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/test: import path "google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/test" should not have @version
6). Teraz otwórz kolejną kartę konsoli Cloud lub sesję środowiska lokalnego i uruchom to polecenie. W ten sposób uzyskasz <cvm-attestation-codelab-web-server-internal-ip>.
gcloud compute instances describe cvm-attestation-codelab-web-server --format='get(networkInterfaces[0].networkIP)' --zone=us-central1-c
7). Nawiązywanie połączenia przez SSH z instancją maszyny wirtualnej cvm-attestation-codelab.
gcloud compute ssh --zone "us-central1-c" "cvm-attestation-codelab"
8). Poniższe polecenie zastępuje wartość attestation-token uzyskaną wcześniej (w ramach ~/go-tpm-tools/cmd/gotpm/). Dzięki niemu możesz pobrać tajny klucz przechowywany przez serwer WWW tajnego wydania.
cd ~/go-tpm-tools/cmd/gotpm/ curl http://<cvm-attestation-codelab-web-server-internal-ip>:8080 -H "Authorization: Bearer $(cat ./attestation_token)"
Zastąp następujące elementy:
cvm-attestation-codelab-web-server-internal-ipto wewnętrzny adres IP instancji maszyny wirtualnej cvm-attestation-codelab-web-server.
Na ekranie pojawi się komunikat „To są super tajne informacje”.
Jeśli podasz nieprawidłowy lub wygasły klucz attestation-token, zobaczysz komunikat „curl: (52) Empty reply from server”. W logu serwera WWW tajnego wydania w maszynie wirtualnej cvm-attestation-codelab-web-server zobaczysz też komunikat „Token valid: false” (Token prawidłowy: fałsz).
6. Czyszczenie
Uruchom te polecenia w konsoli Cloud lub w lokalnym środowisku programistycznym:
# Delete the role binding
gcloud projects remove-iam-policy-binding <project-id> \
--member serviceAccount:$(gcloud iam service-accounts list --filter="email ~ compute@developer.gserviceaccount.com$" --format='value(email)'
) \
--role "projects/<project-id>/roles/Confidential_Computing_User"
# Delete the role
gcloud iam roles delete Confidential_Computing_User --project=<project-id>
# Delete the web server VM instance
gcloud compute instances delete cvm-attestation-codelab-web-server --zone=us-central1-c
# Delete the CVM instance
gcloud compute instances delete cvm-attestation-codelab --zone=us-central1-c
Zastąp następujące elementy:
project-idto unikalny identyfikator projektu.
7. Co dalej?
Dowiedz się więcej o poufnych maszynach wirtualnych i Compute Engine.