1. 總覽
機密虛擬機器 (CVM) 是一種使用硬體記憶體加密功能的 Compute Engine 虛擬機器。這有助於確保資料和應用程式在使用期間不會遭到讀取或修改。在本程式碼研究室中，您將看到遠端認證，可讓遠端方驗證 CVM 節點。此外，您還會探索雲端記錄，以便進一步稽核。
如上圖所示，本程式碼研究室包含下列步驟：
- CVM 設定和遠端認證
- CVM 遠端認證的 Cloud Logging 探索
- 密鑰發布網頁伺服器設定
上圖中的元件包括 go-tpm 工具和 Google Cloud Attestation：
- go-tpm 工具：開放原始碼工具，可從 CVM 上的 vTPM (虛擬信任平台模組) 擷取認證證明，並將其傳送至 Google Cloud Attestation，以取得認證權杖。
- Google Cloud 認證：驗證收到的認證證明，並傳回反映要求者 CVM 事實的認證權杖。
課程內容
- 如何在 CVM 上透過 機密運算 API 執行遠端認證
- 如何使用 Cloud Logging 監控 CVM 遠端認證
軟硬體需求
- Google Cloud Platform 專案
- 瀏覽器 (例如 Chrome 或 Firefox)
- Google Compute Engine 和 機密 VM 的基本知識
2. 設定和需求
如要啟用必要的 API，請在雲端控制台或本機開發環境中執行下列指令：
gcloud auth login
gcloud services enable \
cloudapis.googleapis.com \
cloudshell.googleapis.com \
confidentialcomputing.googleapis.com \
compute.googleapis.com
3. 設定 CVM 和 vTPM 遠端認證
在這個步驟中，您將建立 CVM 並執行 vTPM 遠端認證，以便在 CVM 上擷取認證權杖 (OIDC 權杖)。
前往雲端控制台或本機開發環境。請按照以下步驟建立 CVM (請參閱「建立機密 VM 執行個體 | Google Cloud」)。您需要範圍才能存取機密運算 API。
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
授權 CVM 預設服務帳戶存取機密運算 API (CVM 需要下列權限，才能從機密運算 API 擷取認證權杖)：
1)。建立允許存取機密運算 API 的角色。
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
更改下列內容：
project-id是專案的專屬 ID。
2). 將 VM 預設服務帳戶新增至角色。
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"
更改下列內容：
project-id是專案的專屬 ID。
3). 連線至 CVM，並設定 go-tpm 工具二進位檔，從 Google Cloud Attestation 提供的機密運算 API 擷取認證權杖。
- 連線至 CVM。
gcloud compute ssh --zone us-central1-c cvm-attestation-codelab
- 設定 Go 環境：
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=$PATH:/usr/local/go/bin
- 建構 go-tpm 工具二進位檔。go-tpm 工具二進位檔會從 CVM 的 vTPM 擷取認證證明，並將其傳送至 Google Cloud Attestation，以取得認證權杖。
git clone https://github.com/google/go-tpm-tools.git --depth 1 cd go-tpm-tools/cmd/gotpm/ go build
- go-tpm 工具指令會從 vTPM 擷取 CVM 的認證證明，並傳送至 Google Cloud Attestation。Google Cloud Attestation 會驗證證明文件，並傳回 Attestation 權杖。這個指令會建立 attestation_token 檔案，其中包含
attestation-token。您稍後會使用attestation-token擷取密鑰。您可以使用 jwt.io 解碼認證權杖，查看宣告。
sudo ./gotpm token > attestation_token
- (選用) 除了使用 go-tpm 工具和 Google Cloud Attestation 執行遠端認證，我們也提供擷取 vTPM 認證證據的指令。這樣一來，您就能建立 Google Cloud Attestation 等服務，驗證認證證明：
nonce=$(head -c 16 /dev/urandom | xxd -p) sudo ./gotpm attest --nonce $nonce --format textproto --output quote.dat sudo ./gotpm verify debug --nonce $nonce --format textproto --input quote.dat --output vtpm_report
vtpm_report 包含已驗證的事件記錄。您可以使用偏好的編輯器查看檔案。請注意，驗證指令不會檢查引文的認證金鑰憑證。
4. 啟用 Cloud Logging 並探索遠端認證記錄
您可以在 cvm-attestation-codelab CVM 中執行下列指令。這次，它會記錄 Cloud Logging 上的活動。
sudo ./gotpm token --cloud-log --audience "https://api.cvm-attestation-codelab.com"
在雲端控制台或本機開發環境中取得 cvm-attestation-codelab <instance-id>。
gcloud compute instances describe cvm-attestation-codelab --zone us-central1-c --format='value(id)'
如要探索 Cloud Logging，請開啟以下網址：https://console.cloud.google.com/logs。在查詢欄位中輸入以下內容：
resource.type="gce_instance" resource.labels.zone="us-central1-c" resource.labels.instance_id=<instance-id> log_name="projects/<project-id>/logs/gotpm" severity>=DEFAULT
更改下列內容：
project-id是專案的專屬 ID。instance-id是執行個體的專屬 ID。
您應該可以找到傳送至 Google Cloud Attestation 的認證權杖、相關宣告、原始證據和 Nonce。
5. 設定 Secret Release Web Server
在這個步驟中，您將退出先前的 SSH 工作階段，並設定另一個 VM。您會在這個 VM 上設定密鑰版本網路伺服器。網路伺服器會驗證收到的認證權杖及其宣告。如果驗證成功，系統就會將密鑰發布給要求者。
1)。前往雲端控制台或本機開發環境。建立虛擬機器。
gcloud config set project <project-id>
gcloud compute instances create cvm-attestation-codelab-web-server \
--machine-type=n2d-standard-2 \
--zone=us-central1-c \
--image=ubuntu-2204-jammy-v20240228 \
--image-project=ubuntu-os-cloud
更改下列內容：
project-id是專案的專屬 ID。
2). 透過 SSH 連線至新的 VM。
gcloud compute ssh --zone us-central1-c cvm-attestation-codelab-web-server
3). 設定 Go 環境。
wget https://go.dev/dl/go1.22.0.linux-amd64.tar.gz sudo tar -C /usr/local -xzf go1.22.0.linux-amd64.tar.gz export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
4)。建立下列兩個檔案，用於儲存密鑰版本網路伺服器的原始碼 (使用 nano 複製/貼上)。
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). 執行下列指令，建構並執行網路伺服器。這會在 :8080 通訊埠啟動密鑰發布網路伺服器。
go mod init google.com/codelab go mod tidy go get github.com/golang-jwt/jwt/v4 go build ./codelab
疑難排解：您可能會在執行 go mod tidy: 時看到下列警告，但可以忽略
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). 接著，請啟動另一個雲端主控台分頁或本機開發環境工作階段，然後執行下列指令。這麼做會取得 <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). 透過 SSH 連線至 cvm-attestation-codelab VM 執行個體。
gcloud compute ssh --zone "us-central1-c" "cvm-attestation-codelab"
8)。以下指令會取代先前取得的 attestation-token (位於 ~/go-tpm-tools/cmd/gotpm/ 下方)。這麼做可擷取密鑰發布網頁伺服器所持有的密鑰！
cd ~/go-tpm-tools/cmd/gotpm/ curl http://<cvm-attestation-codelab-web-server-internal-ip>:8080 -H "Authorization: Bearer $(cat ./attestation_token)"
更改下列內容：
cvm-attestation-codelab-web-server-internal-ip是 cvm-attestation-codelab-web-server VM 執行個體的內部 IP。
畫面上會顯示「這是超級機密資訊！」
如果您輸入的 attestation-token 不正確或已過期，就會看到「curl: (52) Empty reply from server」。您也會在 cvm-attestation-codelab-web-server VM 執行個體的秘密發布網頁伺服器記錄中看到「Token valid: false」。
6. 清理
在雲端控制台或本機開發環境中執行下列指令：
# Delete the role binding
gcloud projects remove-iam-policy-binding <project-id> \
--member serviceAccount:$(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
更改下列內容：
project-id是專案的專屬 ID。
7. 後續行動
進一步瞭解機密 VM 和 Compute Engine。