TEEアプリケーション開発ガイド: 基礎からベストプラクティスまで

Appleがプライベートクラウドを導入し、NVIDIAがGPUに機密計算を提供するにつれて、信頼できる実行環境(TEE)がますます普及しています。TEEの機密性保証は、ユーザーデータ(、特に秘密鍵)を保護することができ、隔離性はデプロイされたプログラムの実行が改ざんされないことを保証します。したがって、暗号化およびAI分野でTEEを使用して製品を構築することが多いのも不思議ではありません。

この記事は、開発者と読者にTEEの基本概念ガイドを提供することを目的としており、TEEのセキュリティモデル、一般的な脆弱性、およびTEEを安全に使用するためのベストプラクティスについて紹介しています。

TEEの紹介

TEEはプロセッサまたはデータセンター内の隔離された環境であり、プログラムはシステムの他の部分からの干渉を受けずに実行できます。干渉を避けるために、TEEは厳格なアクセス制御を必要とし、システムの他の部分からTEE内のプログラムおよびデータへのアクセスを制限します。TEEは現在、携帯電話、サーバー、PC、クラウド環境に至るまで至る所に存在し、アクセスが容易で、価格も手頃です。

異なるサーバーやクラウドプロバイダーがTEEを実装する方法は異なりますが、核心的な目的はTEEが他のプログラムによって干渉されるのを避けることです。一般的なTEEのアプリケーションシナリオには、

• 指紋(などの生体情報)の安全な保存と処理
• ハードウェアウォレットにおける秘密鍵の安全な保管

! TEE簡潔ハンドブック:基本概念から安全な使用までのベストプラクティスガイド

TEEのセキュリティモデル

TEEの典型的な作業フローは以下の通りです:

1. 開発者はコードを書き、Enclaveイメージファイル(EIF)にパッケージ化します。
2. TEEシステムを備えたサーバーにEIFをデプロイする
3. ユーザーは、定義されたインターフェースを介してアプリケーションと対話します。

主な潜在的リスクは次の通りです:

• 開発者: EIFコードはプロジェクトの宣伝する論理に合致しない可能性があり、ユーザーのプライバシーを盗む可能性があります
• サーバー:予期しないEIFを実行するか、TEEの外でEIFを実行する可能性があります
• 供給者:TEE設計にはセキュリティの脆弱性やバックドアが存在する可能性があります

これらのリスクを排除するために、現代のTEEは再構築可能なリモート証明メカニズムを採用しています。

再構築可能性は、任意のデバイスで同じコードを構築した結果が一貫していることを保証します。リモート証明は、TEEプラットフォームが提供する署名メッセージで、プログラムコードのメトリックなどの情報を含み、外部の観察者に指定されたプログラムが実際のTEEで実行されていることを知らせます。

この2つのメカニズムにより、ユーザーはTEE内で実行される実際のコードとTEEプラットフォームのバージョンを検証でき、開発者やサーバーによる悪用を防ぎます。しかし、TEEのサプライヤーがリモート証明を偽造しないことを信頼する必要があります。

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TEEの利点

TEEの主な利点は次のとおりです:

• 性能:通常のサーバーと同様に、LLMなどの重いモデルを実行できます
• GPUサポート:最新のNVIDIA GPUがTEE計算をサポートします
• 正確性:TEEでのLLMの実行結果は信頼できる
• 秘密性: TEE内のデータは外部からは見えず、キー管理に適しています
• インターネット接続: 安全にインターネットおよびサードパーティAPIにアクセス可能
• 書き込み権限: 取引などのメッセージを構築して送信できます
• 開発フレンドリー:多言語サポート、展開が簡単

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TEEの制限

TEE中で実行されているプログラムには、以下の問題が存在する可能性があります:

開発者の過失

• 不透明なコード: 外部検証の欠如
• コード測定の問題: サードパーティの検証が不足しています
• 不安全なコード: バックドアや脆弱性が存在する可能性があります
• サプライチェーン攻撃: 第三者依存にはセキュリティの脆弱性がある可能性があります

ランタイムの脆弱性

• 動的コード: 実行時にロードされる不透明なコードにはリスクがある可能性があります
• 動的データ:外部データソースは信頼できない可能性があります
• 不安全な通信: サーバーがTEEの通信を改ざんする可能性があります

アーキテクチャ上の欠陥

• 大規模攻撃面:監査と安全性を保証するのが難しい
• ポータビリティとアクティブ性: キー管理はポータビリティに影響を与える
• 安全でない信頼のルート: 本当の信頼のルートはTEEの外にある可能性があります

運用上の問題

• 古いプラットフォームバージョン:既知の脆弱性が存在する可能性があります
• 物理的安全性の欠如: サイドチャネル攻撃の可能性

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安全なTEEアプリケーションの構築

最も安全なプラン

外部依存を排除し、アプリケーションを独立した方法で実行します。

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必要な注意事項

• TEEアプリケーションをスマートコントラクトとして扱い、厳格にテストおよび更新する
• コードの監査と構築プロセス
• 監査済みのライブラリを使用して機密データを処理する
• TEEのリモート証明を検証する

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用例の提案に基づいて

• ユーザーとTEEの対話が安全なチャネルで行われることを確認する
• TEEメモリは一時的であるため、MPCなどのソリューションを使用して鍵を保存することを検討してください。
• 攻撃面を減らす、最小限のカーネルを使用するなど
• 物理的隔離を考慮し、TEEをデータセンターに展開する
• 複数の証明者を使用して安全性と信頼性を向上させる

! TEE簡潔マニュアル:基本概念から安全な使用までのベストプラクティスガイド

今後の展望

AIの普及に伴い、大手テクノロジー企業は製品にTEEを広く使用しています。同時に、暗号コミュニティもますますTEEを採用して、オンチェーンアプリケーションを拡張しています。TEEはWeb3企業と大手テクノロジー企業の製品融合の架け橋となることが期待されています。

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