AWS - Nitro Enum

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支持 HackTricks

基本信息

AWS Nitro 是一套 创新技术，构成了 AWS EC2 实例的基础平台。由亚马逊推出，以 增强安全性、性能和可靠性，Nitro 利用定制的 硬件组件和轻量级虚拟机监控器。它将传统虚拟化功能抽象到专用硬件和软件上，最小化攻击面并提高资源效率。通过卸载虚拟化功能，Nitro 使 EC2 实例能够提供 接近裸金属的性能，这对资源密集型应用特别有利。此外，Nitro 安全芯片专门确保 硬件和固件的安全性，进一步巩固其强大的架构。

Nitro Enclaves

AWS Nitro Enclaves 提供一个安全的 隔离计算环境，位于 Amazon EC2 实例内，专门设计用于处理高度敏感的数据。利用 AWS Nitro 系统，这些隔离区确保强大的 隔离和安全性，非常适合 处理机密信息，如个人身份信息或财务记录。它们具有极简的环境，显著降低数据暴露的风险。此外，Nitro Enclaves 支持加密证明，允许用户验证只有授权代码在运行，这对维护严格的合规性和数据保护标准至关重要。

Caution

Nitro Enclave 镜像是 从 EC2 实例内部运行的，您无法从 AWS 网络控制台查看 EC2 实例是否在运行 Nitro Enclave 镜像。

Nitro Enclave CLI 安装

请遵循所有说明 来自文档。然而，以下是最重要的几点：

# 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

您可以在 Nitro Enclave 中运行的镜像基于 docker 镜像，因此您可以从 docker 镜像创建您的 Nitro Enclave 镜像，例如：

# 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

如您所见，Nitro Enclave 镜像使用扩展名 eif (Enclave Image File)。

输出将类似于：

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

运行映像

根据 文档，要运行一个 enclave 映像，您需要分配 至少是 eif 文件大小的 4 倍 的内存。可以在文件中配置要分配给它的默认资源。

/etc/nitro_enclaves/allocator.yaml

Caution

始终记住，您还需要为父 EC2 实例保留一些资源！

在知道要分配给映像的资源并且甚至修改了配置文件后，可以使用以下命令运行一个 enclave 映像：

# 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

枚举区块

如果您攻陷了一个 EC2 主机，可以使用以下命令获取正在运行的区块映像列表：

nitro-cli describe-enclaves

无法在运行的 enclave 镜像内获取 shell，因为这正是 enclave 的主要目的。然而，如果您使用参数 --debug-mode，则可以通过以下方式获取其 stdout：

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

终止隔离区

如果攻击者通过默认方式攻陷了一个 EC2 实例，他将无法在其中获得 shell，但他将能够通过以下方式终止它们：

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

Vsocks

与运行图像的 enclave 进行通信的唯一方式是使用 vsocks。

虚拟套接字 (vsock) 是 Linux 中的一种套接字系列，专门设计用于促进虚拟机 (VMs) 与其 hypervisors 之间，或虚拟机 之间 的 通信。Vsock 使得高效的 双向通信 成为可能，而无需依赖主机的网络堆栈。这使得虚拟机即使在没有网络配置的情况下也能进行通信，使用 32 位上下文 ID (CID) 和端口号 来识别和管理连接。vsock API 支持流和数据报套接字类型，类似于 TCP 和 UDP，为虚拟环境中的用户级应用程序提供了一个多功能工具。

Tip

因此，vsock 地址看起来像这样：<CID>:<Port>

要找到运行图像的 CIDs，您可以执行以下命令并获取 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"
}
}
]

Warning

请注意，从主机上无法知道 CID 是否暴露任何端口！除非使用一些 vsock 端口扫描器，如 https://github.com/carlospolop/Vsock-scanner。

Vsock 服务器/监听器

这里有几个示例：

简单的 Python 监听器 ```python #!/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}“)

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

Vsock 客户端

示例：

简单的 Python 客户端 ```python #!/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()

</details>
```bash
# Using socat
echo "Hello, vsock!" | socat - VSOCK-CONNECT:3:5000

Vsock Proxy

工具 vsock-proxy 允许使用另一个地址代理 vsock 代理，例如：

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

这将把 vsock 中的本地端口 8001 转发到 ip-ranges.amazonaws.com:443，文件 your-vsock-proxy.yaml 可能包含以下内容，以允许访问 ip-ranges.amazonaws.com:443：

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

可以使用以下方式查看 EC2 主机使用的 vsock 地址 (<CID>:<Port>)（注意 3:8001，3 是 CID，8001 是端口）：

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

Nitro Enclave Atestation & KMS

Nitro Enclaves SDK 允许一个 enclave 从 Nitro Hypervisor 请求一个 加密签名的证明文件，该文件包含特定于该 enclave 的 唯一测量值。这些测量值，包括 哈希和平台配置寄存器 (PCRs)，在证明过程中用于 证明 enclave 的身份 和 与外部服务建立信任。证明文件通常包含像 PCR0、PCR1 和 PCR2 这样的值，这些值在构建和保存 enclave EIF 时你已经遇到过。

根据 docs，这些是 PCR 值：

PCRHash of ...Description
PCR0Enclave image file图像文件内容的连续测量，不包括部分数据。
PCR1Linux kernel and bootstrap内核和引导 ramfs 数据的连续测量。
PCR2Application用户应用程序的连续、按顺序测量，不包括引导 ramfs。
PCR3IAM role assigned to the parent instance分配给父实例的 IAM 角色的连续测量。确保只有在父实例具有正确的 IAM 角色时，证明过程才会成功。
PCR4Instance ID of the parent instance父实例 ID 的连续测量。确保只有在父实例具有特定实例 ID 时，证明过程才会成功。
PCR8Enclave image file signing certificate为 enclave 图像文件指定的签名证书的测量。确保只有在 enclave 从由特定证书签名的 enclave 图像文件引导时，证明过程才会成功。

你可以将 加密证明 集成到你的应用程序中，并利用与 AWS KMS 等服务的预构建集成。AWS KMS 可以 验证 enclave 证明，并在其密钥策略中提供基于证明的条件密钥 (kms:RecipientAttestation:ImageSha384 和 kms:RecipientAttestation:PCR)。这些策略确保 AWS KMS 仅在 enclave 的证明文件有效且满足 指定条件 时，才允许使用 KMS 密钥进行操作。

Tip

请注意，调试模式下的 Enclaves (–debug) 生成的证明文件的 PCR 由零组成 (000000000000000000000000000000000000000000000000)。因此，检查这些值的 KMS 策略将失败。

PCR Bypass

从攻击者的角度来看，注意到某些 PCR 允许修改 enclave 图像的某些部分或全部，并且仍然有效（例如，PCR4 仅检查父实例的 ID，因此在该 EC2 中运行任何 enclave 图像将满足此潜在 PCR 要求）。

因此，攻击者如果攻陷 EC2 实例，可能能够运行其他 enclave 图像以绕过这些保护。

关于如何修改/创建新图像以绕过每个保护（特别是那些不那么明显的保护）的研究仍然待完成。

References

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