一种基于TEE的WebAssembly模型执行引擎制造技术

本发明专利技术公开了一种基于TEE的WebAssembly模型执行引擎，所述WebAssembly模型执行引擎包括函数解析、函数执行、内存管理、函数管理功能模块和接口；所述接口包括可信层接口和不可信层接口，可信层接口由Rust编译的初始化函数wasm_init、模型调用函数wasm_call、关闭函数wasm_close组成；可信层接口用于实现功能模块在SGX中执行具体的可信操作；不可信层接口由Rust编译的初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close和C语言编译的可信层的C头文件组成。C头文件用于申明初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close，函数init、call、close用于对应可信层代码的功能封装。本发明专利技术通过采用Intel SGX技术改造数据共享模型执行引擎，确保模型执行过程中数据不可被窃取，实现了一个可信的模型执行引擎。

A web assembly model execution engine based on tee

【技术实现步骤摘要】
一种基于TEE的WebAssembly模型执行引擎
本专利技术属于模型执行引擎设计领域，具体涉及一种基于TEE的WebAssembly模型执行引擎。
技术介绍
目前的WebAssembly虚拟机直接运行在普通环境中，在没有额外保护的情况下执行WebAssembly模型。在云服务器等开放环境中，程序与数据运行在不可信环境，容易收到攻击，无法保证程序与数据的安全。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种基于TEE的WebAssembly模型执行引擎，该WebAssembly模型执行引擎在可信环境中执行，能有效保证程序与数据的安全。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于TEE的WebAssembly模型执行引擎，所述WebAssembly模型执行引擎包括函数解析、函数执行、内存管理、函数管理功能模块和接口；所述接口包括可信层接口和不可信层接口，可信层接口由Rust编译的初始化函数wasm_init、模型调用函数wasm_call、关闭函数wasm_close组成；可信层接口用于实现功能模块在SGX中执行具体的可信操作；不可信层接口由Rust编译的初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close和C语言编译的可信层的C头文件组成。C头文件用于申明初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close，初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close用于对应可信层代码的功能封装。进一步地，将WebAssembly模型执行引擎封装成SDK，便于外界的调用方便以及程序的可扩展性。进一步地，所述初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close还可以用于实现功能模块中不需要在SGX中执行的功能执行。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计并实现了基于可信执行环境的隐私保护技术，通过采用IntelSGX技术改造数据共享模型执行引擎，确保模型执行过程中数据不可被窃取。具体的，我们用IntelSGX改造了WebAssembly虚拟机，实现了一个可信的模型执行引擎。增强了在不可信环境中数据共享的安全性和隐私性。附图说明图1为本专利技术执行引擎的整体架构设计示意图；图2为接口结构示意图。具体实施方式WebAssembly模型执行引擎通常包括函数解析、函数执行、内存管理、函数管理功能模块和接口；目前的WebAssembly虚拟机直接运行在普通环境中，在没有额外保护的情况下执行WebAssembly模型。在云服务器等开放环境中，程序与数据运行在不可信环境，容易收到攻击，无法保证程序与数据的安全。为了赋予WebAssembly模型执行引擎可行性，我们用IntelSGX改造了WebAssembly虚拟机，根据SGX设计规范将接口包括可信层接口和不可信层接口，整体架构设计如图1所示，可信层接口用于实现功能模块在SGX中执行具体的可信操作；不可信层用于实现功能模块中不需要在SGX中执行的功能执行，以及对应可信层代码的功能封装。接口设计的难点在于跨语言调用。开发IntelSGX可信应用需要用到IntelSGXSDK，而IntelSGXSDK是用Rust开发的，因此我们需要先将Rust开发的SGX可信库编译成C库，所以，该平台的开发会涉及到两种语言，先将Rust实现的SGX可信应用在C语言的帮助下编译成.so动态库。具体的接口设计如图2所示，WebAssembly模型执行引擎接口(WASMTrustedLibrary)由可信层接口(Trusted)和不可信层接口(Untrusted)两部分组成。Trusted部分在SGX中实现WebAssembly模型执行引擎(WebAssemblyVM)的初始化wasm_init()、模型调用wasm_call()、关闭wasm_close()，三个函数采用Rust编写。然后，Unstrusted部分对这三个函数做了一层封装，分别是init(),call(),close()。并编写了adaptor.h，它是WebAssemblyVM可信库的C头文件，声明了WebAssemblyVM可信层的接口，用以辅助生成.so动态链接库。最后，将整个WebAssembly模型执行引擎根据应用需求通过语言封装成SDK，即可方便供其他应用调用。本实施方式中，以Golang为例对整个WebAssembly模型执行引擎的接口进行详细阐述。在接口中，用C作为中转语言，通过用C语言编写的可信库的C头文件adapter.h即可实现在rust实现的执行引擎基础上开放Golang接口。具体来说，我们定义了需要暴露给Golang调用的两个虚拟机相关接口：adapter.hvoidinit()；voidcall(char*args,intinput_len,char*result,intresult_capacity,int*result_len)；其中，close()可自动实现，无需定义。接着，Golang的函数调用到C库后，C库调用wasm虚拟机的untrusted部分接口，以间接实现对trusted部分，也即sgxwasm虚拟机的调用。trusted部分的初始化函数的接口调用设计如下：Wasm.Init()->C.Init()->init_enclave()->sgxwasm_init(enclave_id,retval)trusted部分的调用合约函数的接口调用设计如下：其中，sgxwasm_call()包括部署、加载和调用功能，具体地：1.部署(deploy)wasm的部署，将一个wasm文件部署到本地的BitXMesh节点上，此部分由外部应用发起调用，指定一个wasm文件的路径，经过部署过程后会将wasm文件放置的Enclave的bin目录下同时加载解析得到一个ABIJSON字符串。sgx_enclave_wasm_deploy<P:AsRef<path::Path>>(path:P)->Result<String>参数：pathwasm的路径。返回值：wasmexportedcallablefunctionAPI的ABI，该API是在untrusted部分执行的，该API会将指定的路径下的wasm文件加载到Enclave的bin目录下，同时将wasm加载解析，得到wasmmodule导出的外部可调用函数，后续使用者可以通过该ABI调用wasm的功能。特别注意：wasm支持传入的参数只有整形(i32、i64)和浮点型(f32、f64)。2.加载(load)wasm的加载是将wasm二进制装载到Enclave内部，该过程首先会将wasm读成bytes数组，再加载到内部，加载可以提供一个名词，后续调用通过该名称即可调用。参数：modulewasm的bytes序列name为该w本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于TEE的WebAssembly模型执行引擎，所述WebAssembly模型执行引擎包括函数解析、函数执行、内存管理、函数管理功能模块和接口；其特征在于，所述接口包括可信层接口和不可信层接口，可信层接口由Rust编译的初始化函数wasm_init、模型调用函数wasm_call、关闭函数wasm_close组成；可信层接口用于实现功能模块在SGX中执行具体的可信操作；不可信层接口由Rust编译的初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close和C语言编译的可信层的C头文件组成。C头文件用于申明初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close，初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close用于对应可信层代码的功能封装。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于TEE的WebAssembly模型执行引擎，所述WebAssembly模型执行引擎包括函数解析、函数执行、内存管理、函数管理功能模块和接口；其特征在于，所述接口包括可信层接口和不可信层接口，可信层接口由Rust编译的初始化函数wasm_init、模型调用函数wasm_call、关闭函数wasm_close组成；可信层接口用于实现功能模块在SGX中执行具体的可信操作；不可信层接口由Rust编译的初始化函数init、模型调用函数call、关闭函数close和C语言编译的可信层的C头文件组成。C头文件用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹可挺，匡立中，李伟，邱炜伟，胡为，
申请(专利权)人：杭州趣链科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33