Как многие из вас знают, в последние пару лет очень сильно увеличилось число и масштаб атак, связанных с уязвимостями в аппаратном обеспечении. Наибольшую известность получили уязвимости Meltdown и Spectre, которые были обнаружены в процессорах Intel.
Самый неприятный момент, связанный с подобного рода уязвимостями - это то, что поскольку они связаны с аппаратной частью процессоров на самом низком уровне, то, во-первых, ее сложнее исправить и доставить конечным пользователям, а, во-вторых, неправильное обновление, закрывающее эти дырки, может вызвать различные побочные эффекты.
Так, например, было с производительностью серверов VMware ESXi, когда производители ОС совместно с Intel выпустили соответствующие обновления, а VMware выпустила закрывающий уязвимость патч. Сам патч тогда пришлось отозвать и ждать нового, а ведь это потраченного время администраторов, время пользователей и время, в течение которого существует угроза безопасности инфраструктуры предприятия.
Поэтому производители процессоров, совместно с вендорами платформ виртуализации, сейчас уделяют этому моменту особое внимание. Конечно же, в этом направлении работает и AMD, которая активно внедряет следующие технологии:
Secure Encrypted Virtualization (SEV) - первая версия технологии, анонсированная в 2016 году. Она позволяет изолировать виртуальные машины от гипервизора, со стороны которого может быть угроза безопасности при его компрометации. Если гипервизор попытается считать память гостевой ОС, он увидит только зашифрованные данные.
SEV-ES (Encrypted State) - вторая версия технологии, представленная в 2017 году. Она дополняет защиту памяти гостевой ОС шифрованием регистров CPU гостевой ОС. Таким образом, гипервизор не может видеть регистры процессора, активно используемые виртуальной машиной.
SEV-SNP (Secure Nested Paging) - следующее поколение технологии, которое было анонсировано в этом году. Оно добавляет функции аппаратной безопасности для контроля над интеграцией памяти гостевых ОС, что защищает от таких атак, как data replay, memory re-mapping и других (подробнее тут и на картинке ниже).
В недавнем обновлении платформы виртуализации VMware vSphere 7 Update 1 появилась поддержка технологии SEV-ES (Encrypted State), которая должна еще больше защитить от потенциальных уязвимостей, связанных с доступом к данным в рамках процессора. Работает это на процессорах AMD EPYX 7xx2 CPU
или более поздних и требует VM Virtual Hardware версии 18, которое появилось в Update 1.
Надо начать с того, что у VMware уже есть защита памяти и данных гостевой ОС на уровне платформы (а в самих ОС тоже есть средства защиты памяти и процессора), но, само собой, эти механизмы на надежны на 100%, потому что ключевой компонент платформы - гипервизор, обладает очень широкими полномочиями (в виду необходимости), и при его компрометации ничего особо не поможет. Поэтому самое разумное - это поддержать подход изоляции ВМ от гипервизора на аппаратном уровне. Он, кстати, называется Trusted Execution Environment (TEE).
Подход AMD заключается в том, что они добавляют специальный Secure Processor, маленький сопроцессор, интегрированный в основной чип CPU, который является основой безопасности и поддерживает операции шифрования, в том числе и для SEV-ES.
Первое поколение EPYC CPU поддерживало хранение только 15 ключей шифрования, но следующее поколение уже поддерживает более 500. Один из таких ключей используется для гипервизора, а остальные - для гостевых систем.
Для чего вообще нужно защищать регистры процессора гостевых систем? Очень просто - когда виртуальная машина переключает контекст исполнения (меняет процессор), гипервизор получает ресурсы CPU обратно, вместе с содержимым регистров. А в них может храниться много "полезного" для злоумышленника - например, ключи для расшифровки дисков гостевой системы.
Работает механизм ключей так - гостевая ОС запрашивает у процессора с поддержкой SEV ключ шифрования для памяти, а SEV-ES расширяет его и на регистры процессора тоже, после чего гостевая ОС может безопасно использовать память и регистры, не беспокоясь что гипервизор или другие ВМ, изолированные в рамках процессов VMX, считают их содержимое. Очевидно, что гостевая ОС тоже должна поддерживать реализацию SEV-ES (поэтому надо читать соответствующую документацию к ним, чтобы узнать о поддержке).
Самым большим минусом использования технологии SEV-ES является невозможность поддержки таких техник, как vMotion, Memory Snapshots, Guest Integrity, Hot Add, Suspend & Resume, Fault Tolerance и горячих клонов - ведь для их реализации гипервизор должен иметь прямой доступ к памяти гостевых систем. В то же время надо отметить, что это не ограничение от AMD, которая заявляет, что SEV поддерживает live migration и прочее, а ограничение реализации от VMware.
В большинстве производственных окружений невозможность применения этих технологий будет ограничивать использование SEV-ES только системами, требующих наивысшего уровня защищенности.
С другой стороны, например, недавно вышедшее решение vSphere with Tanzu не использует vMotion для машин с контейнерами виртуализованных приложений - они просто выключаются на одном хосте и включаются на другом, то есть здесь есть перспективы применения SEV-ES.
Также использованием технологии SEV-ES можно управлять в пакетном режиме сразу для нескольких тысяч виртуальных машин через интерфейс PowerCLI, что особенно актуально для контейнеров Tanzu. На данный момент VMware еще не опубликовала официальный референс по командлетам для SEV-ES, ждем.
Ну и недавно VMware выпустила интересное видео, рассказывающее о первой имплементации технологии SEV-ES в платформе VMware vSphere 7 Update 1:
Как итог можно отметить, что пока такие технологии, как Secure Encrypted Virtualization имеют достаточно узкое применение ввиду их ограничений. Однако это лишь первые шаги, которые производители процессоров делают совместно с вендорами платформ виртуализации, чтобы защитить ИТ-среду предприятия он новой волны атак на программно-аппаратную инфраструктуру датацентра. Дальше все это будет развиваться, будет и поддержка AMD SEV-SNP, что уже будет существенно уменьшать поверхность возможных атак.
RSS
