AWS - Nitro Enum

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Informazioni di base

AWS Nitro è una suite di tecnologie innovative che formano la piattaforma sottostante per le istanze AWS EC2. Introdotto da Amazon per migliorare la sicurezza, le prestazioni e l'affidabilità, Nitro sfrutta componenti hardware personalizzati e un hypervisor leggero. Astrae gran parte della funzionalità di virtualizzazione tradizionale su hardware e software dedicati, minimizzando la superficie di attacco e migliorando l'efficienza delle risorse. Offloadando le funzioni di virtualizzazione, Nitro consente alle istanze EC2 di offrire prestazioni quasi bare-metal, rendendolo particolarmente vantaggioso per applicazioni ad alta intensità di risorse. Inoltre, il Nitro Security Chip garantisce specificamente la sicurezza dell'hardware e del firmware, consolidando ulteriormente la sua architettura robusta.

Nitro Enclaves

AWS Nitro Enclaves fornisce un ambiente di calcolo sicuro e isolato all'interno delle istanze Amazon EC2, progettato specificamente per elaborare dati altamente sensibili. Sfruttando il sistema AWS Nitro, questi enclavi garantiscono una robusta isolamento e sicurezza, ideali per gestire informazioni riservate come PII o registri finanziari. Presentano un ambiente minimalista, riducendo significativamente il rischio di esposizione dei dati. Inoltre, Nitro Enclaves supporta l'attestazione crittografica, consentendo agli utenti di verificare che solo codice autorizzato sia in esecuzione, fondamentale per mantenere rigorosi standard di conformità e protezione dei dati.

Installazione del CLI di Nitro Enclave

Segui tutte le istruzioni dalla documentazione. Tuttavia, queste sono le più importanti:

# Install tools
sudo amazon-linux-extras install aws-nitro-enclaves-cli -y
sudo yum install aws-nitro-enclaves-cli-devel -y

# Config perms
sudo usermod -aG ne $USER
sudo usermod -aG docker $USER

# Check installation
nitro-cli --version

# Start and enable the Nitro Enclaves allocator service.
sudo systemctl start nitro-enclaves-allocator.service && sudo systemctl enable nitro-enclaves-allocator.service

Nitro Enclave Images

Le immagini che puoi eseguire in Nitro Enclave sono basate su immagini docker, quindi puoi creare le tue immagini Nitro Enclave da immagini docker come:

# You need to have the docker image accesible in your running local registry
# Or indicate the full docker image URL to access the image
nitro-cli build-enclave --docker-uri <docker-img>:<tag> --output-file nitro-img.eif

Come puoi vedere, le immagini di Nitro Enclave utilizzano l'estensione eif (Enclave Image File).

L'output apparirà simile a:

Using the locally available Docker image...
Enclave Image successfully created.
{
"Measurements": {
"HashAlgorithm": "Sha384 { ... }",
"PCR0": "e199261541a944a93129a52a8909d29435dd89e31299b59c371158fc9ab3017d9c450b0a580a487e330b4ac691943284",
"PCR1": "bcdf05fefccaa8e55bf2c8d6dee9e79bbff31e34bf28a99aa19e6b29c37ee80b214a414b7607236edf26fcb78654e63f",
"PCR2": "2e1fca1dbb84622ec141557dfa971b4f8ea2127031b264136a20278c43d1bba6c75fea286cd4de9f00450b6a8db0e6d3"
}
}

Esegui un'immagine

Come indicato nella documentazione, per eseguire un'immagine enclave è necessario assegnarle una memoria di almeno 4 volte la dimensione del file eif. È possibile configurare le risorse predefinite da assegnarle nel file.

/etc/nitro_enclaves/allocator.yaml

Dopo aver conosciuto le risorse da assegnare a un'immagine e aver anche modificato il file di configurazione, è possibile eseguire un'immagine enclave con:

# Restart the service so the new default values apply
sudo systemctl start nitro-enclaves-allocator.service && sudo systemctl enable nitro-enclaves-allocator.service

# Indicate the CPUs and memory to give
nitro-cli run-enclave --cpu-count 2 --memory 3072 --eif-path hello.eif --debug-mode --enclave-cid 16

Enumerare gli Enclavi

Se comprometti un host EC2, è possibile ottenere un elenco delle immagini di enclave in esecuzione con:

nitro-cli describe-enclaves

Non è possibile ottenere una shell all'interno di un'immagine enclave in esecuzione perché questo è lo scopo principale dell'enclave, tuttavia, se hai utilizzato il parametro --debug-mode, è possibile ottenere il stdout con:

ENCLAVE_ID=$(nitro-cli describe-enclaves | jq -r ".[0].EnclaveID")
nitro-cli console --enclave-id ${ENCLAVE_ID}

Terminare gli Enclavi

Se un attaccante compromette un'istanza EC2, per impostazione predefinita non sarà in grado di ottenere una shell all'interno di esse, ma sarà in grado di terminarle con:

nitro-cli terminate-enclave --enclave-id ${ENCLAVE_ID}

Vsocks

L'unico modo per comunicare con un enclave in esecuzione è utilizzare vsocks.

Virtual Socket (vsock) è una famiglia di socket in Linux specificamente progettata per facilitare la comunicazione tra macchine virtuali (VMs) e i loro hypervisor, o tra le VMs stesse. Vsock consente una comunicazione efficiente e bi-direzionale senza fare affidamento sullo stack di rete dell'host. Questo rende possibile per le VMs comunicare anche senza configurazioni di rete, utilizzando un ID di contesto a 32 bit (CID) e numeri di porta per identificare e gestire le connessioni. L'API vsock supporta sia i tipi di socket a flusso che a datagramma, simili a TCP e UDP, fornendo uno strumento versatile per le applicazioni a livello utente in ambienti virtuali.

Per trovare i CID delle immagini enclave in esecuzione, puoi semplicemente eseguire il seguente comando e ottenere il EnclaveCID:

nitro-cli describe-enclaves

[
{
"EnclaveName": "secure-channel-example",
"EnclaveID": "i-0bc274f83ade02a62-enc18ef3d09c886748",
"ProcessID": 10131,
    "EnclaveCID": 16,
    "NumberOfCPUs": 2,
"CPUIDs": [
1,
3
],
"MemoryMiB": 1024,
"State": "RUNNING",
"Flags": "DEBUG_MODE",
"Measurements": {
"HashAlgorithm": "Sha384 { ... }",
"PCR0": "e199261541a944a93129a52a8909d29435dd89e31299b59c371158fc9ab3017d9c450b0a580a487e330b4ac691943284",
"PCR1": "bcdf05fefccaa8e55bf2c8d6dee9e79bbff31e34bf28a99aa19e6b29c37ee80b214a414b7607236edf26fcb78654e63f",
"PCR2": "2e1fca1dbb84622ec141557dfa971b4f8ea2127031b264136a20278c43d1bba6c75fea286cd4de9f00450b6a8db0e6d3"
}
}
]

Vsock Server/Listener

Trova qui un paio di esempi:

• https://github.com/aws-samples/aws-nitro-enclaves-workshop/blob/main/resources/code/my-first-enclave/secure-local-channel/server.py

#!/usr/bin/env python3

# From
https://medium.com/@F.DL/understanding-vsock-684016cf0eb0

import socket

CID = socket.VMADDR_CID_HOST
PORT = 9999

s = socket.socket(socket.AF_VSOCK, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((CID, PORT))
s.listen()
(conn, (remote_cid, remote_port)) = s.accept()

print(f"Connection opened by cid={remote_cid} port={remote_port}")

while True:
buf = conn.recv(64)
if not buf:
break

print(f"Received bytes: {buf}")

# Using socat
socat VSOCK-LISTEN:<port>,fork EXEC:"echo Hello from server!"

Vsock Client

Esempi:

• https://github.com/aws-samples/aws-nitro-enclaves-workshop/blob/main/resources/code/my-first-enclave/secure-local-channel/client.py

#!/usr/bin/env python3

#From https://medium.com/@F.DL/understanding-vsock-684016cf0eb0

import socket

CID = socket.VMADDR_CID_HOST
PORT = 9999

s = socket.socket(socket.AF_VSOCK, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((CID, PORT))
s.sendall(b"Hello, world!")
s.close()

# Using socat
echo "Hello, vsock!" | socat - VSOCK-CONNECT:3:5000

Vsock Proxy

Lo strumento vsock-proxy consente di proxy un vsock proxy con un altro indirizzo, ad esempio:

vsock-proxy 8001 ip-ranges.amazonaws.com 443 --config your-vsock-proxy.yaml

Questo inoltrerà la porta locale 8001 in vsock a ip-ranges.amazonaws.com:443 e il file your-vsock-proxy.yaml potrebbe avere questo contenuto che consente di accedere a ip-ranges.amazonaws.com:443:

allowlist:
- { address: ip-ranges.amazonaws.com, port: 443 }

È possibile vedere gli indirizzi vsock (<CID>:<Port>) utilizzati dall'host EC2 con (nota il 3:8001, 3 è il CID e 8001 è la porta):

sudo ss -l -p -n | grep v_str
v_str LISTEN 0      0                                                                              3:8001                   *:*     users:(("vsock-proxy",pid=9458,fd=3))

Nitro Enclave Atestazione & KMS

Il Nitro Enclaves SDK consente a un enclave di richiedere un documento di attestazione firmato crittograficamente dal Nitro Hypervisor, che include misurazioni uniche specifiche per quell'enclave. Queste misurazioni, che includono hash e registri di configurazione della piattaforma (PCR), vengono utilizzate durante il processo di attestazione per provare l'identità dell'enclave e costruire fiducia con i servizi esterni. Il documento di attestazione contiene tipicamente valori come PCR0, PCR1 e PCR2, che hai già incontrato quando hai costruito e salvato un EIF dell'enclave.

Dai docs, questi sono i valori PCR:

Puoi integrare l'attestazione crittografica nelle tue applicazioni e sfruttare integrazioni pre-costruite con servizi come AWS KMS. AWS KMS può validare le attestazioni dell'enclave e offre chiavi di condizione basate sull'attestazione (kms:RecipientAttestation:ImageSha384 e kms:RecipientAttestation:PCR) nelle sue politiche delle chiavi. Queste politiche garantiscono che AWS KMS consenta operazioni utilizzando la chiave KMS solo se il documento di attestazione dell'enclave è valido e soddisfa le condizioni specificate.

Bypass PCR

Dal punto di vista di un attaccante, nota che alcuni PCR consentirebbero di modificare alcune parti o l'intera immagine dell'enclave e sarebbero comunque validi (ad esempio, PCR4 controlla solo l'ID dell'istanza padre, quindi eseguire qualsiasi immagine dell'enclave in quell'EC2 consentirà di soddisfare questo potenziale requisito PCR).

Pertanto, un attaccante che compromette l'istanza EC2 potrebbe essere in grado di eseguire altre immagini dell'enclave per eludere queste protezioni.

La ricerca su come modificare/creare nuove immagini per eludere ciascuna protezione (specialmente quelle non così ovvie) è ancora da fare.

Riferimenti

• https://medium.com/@F.DL/understanding-vsock-684016cf0eb0
• Tutte le parti del tutorial Nitro di AWS: https://catalog.us-east-1.prod.workshops.aws/event/dashboard/en-US/workshop/1-my-first-enclave/1-1-nitro-enclaves-cli