存取機密 GKE 節點中的 vTPM 和驗證資訊

在機密 Google Kubernetes Engine 節點上執行的工作負載，可以存取及使用平台完整性和安全防護功能，例如虛擬信任平台模組 (vTPM) 和機密運算認證報告。本文說明安全工程師如何讓 GKE 工作負載可見 vTPM 和硬體式裝置，以執行遠端認證、密碼封存和隨機數產生等工作。

您應該已熟悉下列資源：

您使用的具體機密運算技術，取決於貴機構的威脅模型和安全需求。詳情請參閱「機密運算技術」。

機密運算工作

您可以從在機密 GKE 節點上執行的 Pod 存取 vTPM 和硬體模組。您可以使用這些模組執行加密編譯作業，例如密封密鑰或進行遠端認證。用於這些工作的特定模組取決於節點使用的機密運算技術，如下所示：

  • 密鑰封存：在所有機密運算技術中，工作負載都可以使用 Shielded VM vTPM 做為密鑰封存的信任根。

  • 遠端驗證：工作負載可使用下列其中一個模組進行遠端驗證：

    • AMD SEV：Shielded VM vTPM。
    • AMD SEV-SNP：以硬體為基礎的 AMD 安全處理器。
    • Intel TDX：以硬體為基礎的 Intel TDX 模組。

    如要進一步瞭解這些機密運算技術的遠端認證運作方式，請參閱「認證者架構和證據」。

事前準備

開始之前，請務必先完成下列工作：

  • 啟用 Google Kubernetes Engine API。
    • 啟用 Google Kubernetes Engine API
  • 如要使用 Google Cloud CLI 執行這項工作，請安裝並初始化 gcloud CLI。如果您先前已安裝 gcloud CLI，請執行 gcloud components update 指令，取得最新版本。較舊的 gcloud CLI 版本可能不支援執行本文件中的指令。

需求條件

在下列情況下，您可以使用機密 GKE 節點：

  • 視要存取的機密運算模組而定，叢集和節點集區必須執行下列其中一個版本：

    • vTPMs：任何 GKE 版本。
    • AMD SEV-SNP 硬體型裝置：GKE 1.33.5-gke.1350000 以上版本或 1.34.1-gke.2037000 以上版本。
    • Intel TDX 硬體型裝置：GKE 1.33.5-gke.1697000 以上版本，或 1.34.1-gke.2909000 以上版本。

  • 節點集區必須位於具有相應機器類型的 Compute Engine 位置。如要進一步瞭解區域可用性，請參閱「機器類型、CPU 和可用區」。

  • 節點必須使用 Container-Optimized OS 節點映像檔。

安裝裝置外掛程式

如要讓 GKE Pod 顯示完整性和安全性資訊，請安裝裝置外掛程式。如要使用 DaemonSet 安裝外掛程式，請按照下列步驟操作：

  1. 連線至叢集：

    gcloud container clusters get-credentials CLUSTER_NAME \
    --location=CONTROL_PLANE_LOCATION

    更改下列內容：

    • CLUSTER_NAME：叢集名稱。
    • CONTROL_PLANE_LOCATION：叢集控制層的區域或可用區，例如 us-central1 或 us-central1-a。

  2. 建立 cc-device-plugin DaemonSet：

    kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/google/cc-device-plugin/main/manifests/cc-device-plugin.yaml

建立 DaemonSet 後，機密 GKE 節點上的任何機密運算裝置，都會對在這些節點上執行的 Pod 顯示。

從 Pod 存取機密運算裝置

建立 DaemonSet 來安裝裝置外掛程式後，您就可以從 Pod 存取 vTPM 和硬體型裝置，方式與在 Kubernetes 中要求其他擴充資源類似。以下各節說明如何從任何 Pod 存取 vTPM，以及如何在 AMD SEV-SNP 和 Intel TDX 節點中存取硬體式模組。

從 Pod 存取 vTPM

如要從在機密 GKE 節點上執行的任何 Pod 存取 Shielded VM vTPM，請將 google.com/cc 裝置新增至容器資源限制。下列步驟會要求存取範例 Pod 中的 vTPM：

  1. 將下列 Pod 資訊清單儲存為 example-vtpm-pod.yaml：

    apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-vtpm-pod
spec:
containers:
- name: test-vtpm
  image: ubuntu
  command: ["/bin/sh", "-c", "ls -l /dev/tpmrm0; sleep 3600"]
  ports:
  - containerPort: 8080
    name: http
  resources:
    limits:
      google.com/cc: 1

  2. 建立 Pod：

    kubectl apply -f example-vtpm-pod.yaml

    Pod 會取得「/dev/tpmrm0」裝置的存取權。

  3. 如要確認 Pod 能存取 vTPM，請檢查 Pod 記錄：

    kubectl logs my-vtpm-pod

    如果輸出內容包含檔案資訊，表示 Pod 可以存取裝置。

您可以透過應用程式程式碼與裝置互動。舉例來說，您可以使用 Go-TPM 程式庫與 vTPM 通訊，並執行密封等工作。如果您使用 AMD SEV，也可以使用 vTPM 對機密 VM 執行個體進行遠端認證。

從 Pod 存取硬體型模組

如果您使用 AMD SEV-SNP 或 Intel TDX，也可以在 Pod 中存取對應的硬體式模組，方法是在容器資源限制中指定對應的選取器。您必須使用這些模組，對採用 AMD SEV-SNP 和 Intel TDX 的節點執行遠端認證，因為 vTPM 並非這些技術中測量的信任根。

如要要求存取 AMD 安全處理器或 Intel TDX 模組，請按照下列步驟操作：

  1. 儲存下列其中一個 Pod 範例：

    • 要求 AMD SEV-SNP 裝置：

      apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: snp-test-pod
spec:
  containers:
  - name: test-container
    image: alpine
    command: ["/bin/sh", "-c"]
    args:
      - |
        echo "Checking for SEV-SNP device..."
        ls -l /dev/sev-guest
        echo "SNP container started successfully"
        sleep 3600
    resources:
      limits:
        amd.com/sev-snp: "1"
      requests:
        amd.com/sev-snp: "1"
  nodeSelector:
    cloud.google.com/gke-confidential-nodes-instance-type: SEV_SNP

    • 要求 Intel TDX 裝置：

      apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tdx-test-pod
spec:
  containers:
  - name: test-container
    image: alpine
    command: ["/bin/sh", "-c"]
    args:
      - |
        echo "Checking for TDX device..."
        ls -l /dev/tdx*
        echo "TDX container started successfully"
        sleep 3600
    resources:
      limits:
        intel.com/tdx: "1"
      requests:
        intel.com/tdx: "1"
  nodeSelector:
    cloud.google.com/gke-confidential-nodes-instance-type: TDX

  2. 建立 Pod：

    kubectl create -f PATH_TO_POD_MANIFEST

    將 PATH_TO_POD_MANIFEST 替換為您儲存的 Pod 資訊清單檔案路徑。

    Pod 可存取下列其中一部裝置：

    • /dev/sev-guest，適用於 AMD SEV-SNP。
    • /dev/tdx_guest，適用於 Intel TDX。

  3. 如要確認 Pod 是否可以存取裝置，請檢查 Pod 記錄：

    kubectl logs POD_NAME

    將 POD_NAME 替換為您在上一步部署的範例 Pod 名稱。

    如果輸出內容包含檔案資訊，表示 Pod 可以存取裝置。

後續步驟