Ekiden: A Platform for Confidentiality-Preserving, Trustworthy, and Performant Smart Contract Execution
智能合约是在区块链上执行的应用程序。今天，他们管理着数十亿美元的价值，并推动了广泛的区块链部署的有远见的计划。虽然智能合约继承了区块链的可用性和其他安全保证，但它们受到区块链缺乏保密性和性能低下的阻碍。我们提出了Ekiden，一个通过将区块链与可信执行环境（TEE）相结合来解决这些关键差距的系统。Ekiden利用一种新颖的架构，将共识与执行分离，实现了高效的TEE支持的保密智能合约和高可扩展性。我们的原型（使用Tendermint作为共识层）实现了比以太坊主网高600倍的吞吐量和低400倍的延迟，成本低1000倍的示例性能。本文的另一个贡献是，我们系统地识别和处理了协调TEE和区块链所产生的陷阱。分别对待，TEE和区块链都提供了强大的保障，但混合起来，它们会产生新的攻击。例如，在朴素的设计中，TEE支持的合同中的隐私可能会受到伪造区块的危害，这是一种看似无关的攻击向量。我们相信从Ekiden学到的见解将在混合TEE区块链系统中具有广泛的重要性。
2019-08-27 cs.CR
EBCC: Enclave-Backed Confidential Containers via OCI-Compatible Runtime Integration
School of Computer Science and Technology, Xidian University（西安电子科技大学计算机科学与技术学院）；Shaanxi Key Laboratory of Network and System Security（陕西省网络与系统安全重点实验室）；College of Cyber Security, Jinan University（暨南大学网络空间安全学院）
EBCC 提出了一种 OCI 兼容的运行时架构，用于管理复合保密计算工作负载，通过统一容器化保密计算复合体，保持 OCI 生命周期操作，并将 TEE 特定执行置于后端适配器后。
2026-07-29 cs.CR
TGh: A TEE/GC Hybrid Enabling Confidential FaaS Platforms
针对 FaaS 平台中 TEE 管理指令开销过大的问题，提出 TGh 协议，利用 garbled circuits 将计算移出 enclave 至不可信主机，在保留安全保证的同时避免了 enclave 管理的性能问题。
2023-09-14 cs.CR
SoK: Trusted Execution in SoC-FPGAs
本SoK研究针对FPGA边缘设备安全短板，系统梳理27项SoC-FPGA基TEE研究，指出可扩展方案稀缺、综合型功能方案不足的研究空白，为相关研究与开发提供方向。
2025-03-20 cs.CR cs.SY eess.SY
Ascend-CC: Confidential Computing on Heterogeneous NPU for Emerging Generative AI Workloads
云工作负载已经主导了基于大语言模型（LLM）的生成式人工智能。专用硬件加速器，如GPU，NPU和TPU，由于其优于通用CPU的性能，在AI采用中发挥着关键作用。人工智能模型和数据通常高度敏感，来自相互不信任的各方。现有的基于CPU的TEE（如Intel SGX或AMD SEV）无法提供足够的保护。像Nvidia-CC这样的以设备为中心的TEE只能解决紧密耦合的CPU-GPU系统，其专有解决方案需要主机CPU端的TEE。另一方面，现有的学术提案是针对特定的CPU-TEE平台定制的。为了解决这一差距，我们提出了Ascend-CC，一个机密的计算架构的基础上离散的NPU设备，不需要在主机系统的信任。Ascend-CC通过确保数据和模型加密提供强大的安全性，不仅保护数据，还保护模型参数和操作符二进制文件。Ascend-CC使用基于委托的内存语义来确保与主机软件栈的隔离，并且任务证明提供了强大的模型完整性保证。我们使用最先进的LLM（如Llama 2和Llama 3）实现和评估了Ascend-CC，结果表明Ascend-CC引入的开销最小，而AI软件堆栈没有变化。
2024-07-16 cs.CR
INTCC: A Framework for Interactive Confidential Computing
SUSTech（南方科技大学）
针对传统TEE远程证明与交互式开发工作流的冲突，该研究提出INTCC交互式机密计算框架，通过逻辑划分TEE和三大核心机制，在保障数据机密性的同时支持动态交互操作，且开销处于实用水平。
2026-09-28 cs.CR
Abstraction of Trusted Execution Environments as the Missing Layer for Broad Confidential Computing Adoption: A Systematization of Knowledge
Télécom SudParis, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院苏德帕里斯电信）；Thales, cortAIx Labs（泰雷兹cortAIx实验室）；Lund University（隆德大学）；Karlstad University（卡尔斯特德大学）
本文系统化地探讨了可信执行环境的抽象层，旨在通过统一生态系统提升保密计算的广泛应用和效率，提出WebAssembly作为支持最大功能集的潜在解决方案。
2025-12-26 cs.CR
SoK: How Not to Architect Your Next-Generation TEE Malware?
除了英特尔的SGX技术，还有关于如何使用可信计算技术来掩盖恶意软件的长期讨论。过去的研究显示了利用Flicker，可信平台模块以及最近与飞地集成的恶意活动的示例方法。我们观察到两种模糊的恶意软件开发方法与SGX相关，将其详细信息系统化至关重要。一种方法是使用核心SGX生态系统来隐藏恶意软件;可能会影响大量系统。第二种方法是创建一个不遵守SGX基本假设的自定义飞地，使用这些不正确的假设创建恶意软件行为的演示代码;保持本地而不受任何影响。我们研究了恶意软件在现实世界中的目标和恶意软件规避的最新技术。我们提出了维护SGX辅助恶意软件和从反恶意软件机制中规避它的多种限制。这些限制使SGX飞地成为成功开展恶意软件活动的不佳选择。我们系统化了12个误解（神话），概述了使用SGX的过度恶意软件如何削弱恶意软件的现有能力。我们通过比较SGX对恶意软件的帮助与非SGX恶意软件（即，恶意软件在我们的文件中的野生）。我们的结论是，使用硬件飞地不会增加预先存在的攻击面，不会产生新的感染媒介，也不会为恶意软件的隐蔽性提供任何新的方法。
2022-10-31 cs.CR
RaceTEE: Enabling Interoperability of Confidential Smart Contracts
本文提出RaceTEE框架，利用链下TEE节点实现机密长期智能合约间任意复杂度的互操作，解决隐私与可扩展性问题，并通过Intel SGX原型与以太坊集成验证其有效性。
2025-11-06 cs.CR
A performance analysis of VM-based Trusted Execution Environments for Confidential Federated Learning
本文比较了基于虚拟机与基于应用隔离的可信执行环境在机密联邦学习中的性能，发现前者开销有限（最多1.5倍），可安全利用公共计算环境。
2025-01-20 cs.CR cs.PF
SoK: A cloudy view on trust relationships of CVMs -- How Confidential Virtual Machines are falling short in Public Cloud
本文系统评估主流公有云提供商的机密虚拟机产品，揭示云提供商仍控制可信软件栈关键部分并干预远程attestation流程，从而违背机密计算将云提供商排除在可信实体之外的核心原则。
2025-03-11 cs.CR cs.DC
Dstack: A Zero Trust Framework for Confidential Containers
Phala Network（Phala网络）
本文提出 dstack 框架，通过可移植机密容器、去中心化代码管理和可验证域管理三项创新，将 TEE 技术转化为零信任平台，兼顾 VM 级性能与 Web3 无信任需求。
2025-09-15 cs.AI cs.CR
Machine Learning with Confidential Computing: A Systematization of Knowledge
Imperial College London（帝国理工学院）；Microsoft Research（微软研究院）
本文系统化梳理了机密计算在机器学习中的应用，分析了现有TEE系统的局限，并提出未来研究方向以实现无额外开销的强隐私保护ML。
2024-06-03 cs.CR cs.LG
ODYSSEY: Reestablishing Confidentiality in Confidential Blockchain via Delegated Execution
Research Institute of Trustworthy Autonomous Systems（可信自主系统研究所）；Department of Computer Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学计算机科学与工程系）；Ping An Technology (Shenzhen) Co., Ltd.（平安科技（深圳）有限公司）
针对利用TEE长期侧信道和状态连续性问题破坏联盟链机密性的执行推理和执行重放攻击，提出基于委托执行模型、位置感知并发执行和委托失败处理技术的ODYSSEY系统，在FISCO BCOS上实现约4k吞吐量和0.4-0.5秒延迟。
2026-06-03 cs.CR
Confidential Computing for Cloud Security: Exploring Hardware based Encryption Using Trusted Execution Environments
本文研究基于可信执行环境（如Intel SGX和ARM TrustZone）的机密计算，分析其架构、安全特性、部署策略及性能，论证其在保护使用中数据和强化云安全基础设施中的核心作用。
2025-11-06 cs.CR cs.LG
Transparent Attested DNS for Confidential Computing Services
针对机密计算服务证明验证依赖定制客户端、传统客户端无法享受同等安全保障的问题，提出可证明DNS（aDNS），将机密服务证明与域名绑定，基于标准协议构建并实现透明度，通过容错TEE网络实现，仅需少量验证客户端即可让传统Web客户端受益于机密计算。
2025-03-18 cs.CR cs.NI
Data Structures for Private Token Transfers in TEE-Based Networks
Solar Republic LLC（Solar Republic有限责任公司）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）
研究基于可信执行环境的机密智能合约网络易受存储访问模式攻击问题，提出延迟写缓冲区和桶条目按位前缀树两种数据结构及私有通知系统，利用令牌转移特性实现隐私保护与性能平衡。
2026-07-07 cs.CR
Understanding TEE Containers, Easy to Use? Hard to Trust
可信执行环境（TEE）作为一种新兴的机密计算技术，受到了广泛的关注.为了更好地在TEE平台（如英特尔的SGX）上开发、部署和运行安全应用，学术和工业团队都投入了大量精力来开发可靠且方便的TEE容器。在本文中，我们研究了15个现有的TEE容器的隔离策略，以保护安全的应用程序从潜在的恶意操作系统（OS）或不受信任的应用程序，使用半自动的方法相结合的反馈引导分析器与手动代码审查。我们的分析揭示了这些TEE容器中的每一个强制执行的隔离保护，以及它们的安全弱点。我们观察到，由于设计和实现中的各种陷阱，现有的TEE容器都无法实现它们设定的目标。我们报告了从我们的研究中吸取的教训，以指导更安全的容器的发展，并进一步讨论了TEE容器设计的趋势。我们还发布了分析器，它可以帮助从安全区和内核评估容器中间件。
2021-09-04 cs.CR
Confidential High-Performance Computing in the Public Cloud
公共云中的高性能计算（HPC）使大多数用户无法负担购买和维护的超级计算能力民主化。研究人员已经研究了它的可行性，性能和可用性。然而，云中的HPC有一个独特的功能-用户必须将数据和计算导出到不受信任的云平台。用户要么完全信任云提供商来保护自己免受各种攻击，要么将敏感资产保留在内部。随着可信执行环境（TEE）最近在云中的部署，云中的HPC的机密计算对于解决用户的隐私问题变得实用。本文讨论了威胁模型、独特的挑战、可能的解决方案和重大差距，重点关注基于TEE的机密HPC计算。我们希望这次讨论能够提高对云中HPC这一新课题的理解，并促进新的研究方向。
2022-12-05 cs.CR cs.DC
SoK: Hardware Security Support for Trustworthy Execution
近年来，出现了许多新的硬件机制来提高我们的计算机系统的安全性。与纯软件方法相比，硬件提供了许多优势：软件攻击机制的不变性，更好的执行和电源效率以及更小的接口，使其能够更好地维护秘密。这催生了大量的硬件机制，提供可信执行环境（TEE），支持完整性检查和存储器安全，以及广泛使用的硬件信任根。在本文中，我们通过抽象的镜头系统化这些方法。抽象是计算系统的关键，硬件和软件之间的接口包含许多抽象。我们发现，这些抽象，如果设计不当，既可以模糊的信息是安全执法所需的，以及揭示需要保密的信息，导致漏洞。本文总结了此类漏洞的研究现状，并讨论了该领域的几个研究趋势。
2019-10-11 cs.CR
A TEE-Based Architecture for Confidential and Dependable Process Attestation in Authorship Verification
Writerslogic, Inc.（Writerslogic公司）
提出首个在可信执行环境(TEE)内进行连续过程证明证据收集的架构，通过硬件支持的防篡改和分级输入保证，解决信任反转对手下的可用性和安全性挑战。
2026-05-23 cs.AR cs.CR cs.OS
Distilled Large Language Model in Confidential Computing Environment for System-on-Chip Design
University of California, Merced（加州大学梅尔德分校）
本文评估了在基于Intel TDX的机密计算环境中运行大语言模型的性能，发现DeepSeek等蒸馏模型及4位/8位量化模型在资源受限条件下表现更优，并验证了其在SoC设计任务中的应用潜力。
2025-07-22 cs.AI cs.CR
Verifiable and Confidential DNN Inference on Low-End Edge Devices
EURECOM（欧洲通信与信息技术研究所）；University of Zurich（苏黎世大学）；Prince of Songkla University (PSU)（宋卡王子大学）
提出VECODI框架，利用TrustZone-M TEE的SHANGRI-LA抽象，在非安全世界执行推理代码，以最小安全世界支持实现模型保密性和结果可验证性，适用于低端边缘设备。
2026-06-05 cs.CR
Confidential Attestation: Efficient in-Enclave Verification of Privacy Policy Compliance
可信执行环境（TEE）（如英特尔软件防护扩展（SGX））运行远程证明，以向数据所有者证明安全区初始状态的完整性，包括对其数据进行操作的程序。为此，数据处理程序应该对所有者开放，因此在建立信任之前可以评估其功能。然而，越来越多的应用场景需要保护程序本身。因此，应该在不暴露其代码的情况下验证它是否符合数据所有者所期望的隐私策略。为此，本文提出了CAT，一个新的模型，基于TEE的机密证明。我们的模型受到Proof-Carrying Code的启发，其中代码生成器与代码一起生成证明，代码消费者验证代码是否符合安全策略。鉴于传统的解决方案在资源有限和TCB节俭的TEE下不能很好地工作，我们提出了一种新的设计，该设计允许不可信的外部飞地生成器在将程序编译成二进制文件时分析程序的源代码，并且可信的内部飞地消费者在运行二进制文件之前有效地验证仪器的正确性和其他保护的存在。我们的设计策略性地将大部分工作量转移到了代码生成器，它负责生成格式良好且易于检查的代码，同时保持用户的简单性。此外，整个消费者可以公开，并通过传统的证明进行验证。我们在英特尔SGX上实现了该模型，并证明它引入了TCB的一小部分。我们还彻底评估了它在微观和宏观基准测试以及实际应用中的性能，表明新设计在执行几类安全策略时只会产生很小的开销。
2020-07-20 cs.CR
TeeRollup: Efficient Rollup Design Using Heterogeneous TEE
TEERollup通过利用异构TEE实现高效rollup，降低gas成本和提款延迟，优于零知识rollup。
2025-11-30 cs.CR
Proof of Cloud: Data Center Execution Assurance for Confidential VMs
Flashbots；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
DCEA通过绑定CVM认证与TPM证据，提供数据中心可信执行的证明，防止代理攻击并确保隐私敏感工作负载的执行位置可验证。
2026-03-03 cs.CR cs.DC
ACAI: Protecting Accelerator Execution with Arm Confidential Computing Architecture
本文提出基于Arm机密计算架构的ACAI方案，通过将安全不变量扩展至设备端访问，解决机密VM无法安全使用GPU和FPGA等加速器的问题，实验证明了其可行性与安全性。
2023-10-25 cs.CR
Sharing is caring: Attestable and Trusted Workflows out of Distrustful Components
Imperial College London（帝国理工学院）；Microsoft Research（微软研究院）
Mica是一种保密计算架构，通过分离保密性与信任，提供可证明的保密性保障，适用于现代云工作负载中的安全通信。
2026-10-22 cs.CR cs.OS
Characterizing Trust Boundary Vulnerabilities in TEE Containers: An Empirical Study
Nankai University（南开大学）；Indiana University Bloomington（印第安纳大学布鲁明顿分校）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Institute of Information Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院信息工程研究所）；Duke University（杜克大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
本文通过实证研究分析TEE容器的三个关键层，发现现有容器存在根本性缺陷，导致代码执行、拒绝服务和信息泄露等漏洞，识别出六个攻击路径、十二个新bug和三个CVE。
2026-04-19 cs.CR cs.SE
Lessons Learned from Blockchain Applications of Trusted Execution Environments and Implications for Future Research
现代计算机系统倾向于依赖于大型可信计算库（TCB）来进行操作。为了解决TCB膨胀问题，硬件供应商已经开发了用于实现或促进可信执行环境（TEE）的创建的机制，其中关键软件应用可以在隔离环境中安全地执行。即使在主机操作系统被对手破坏的情况下，也可以保证诸如TEE内的软件的机密性和完整性的关键安全属性。完整性和安全性的承诺促使开发人员将其用于涉及访问控制，PKS，物联网等的用例。这些应用程序包括与区块链相关的用例。TEE的使用并非没有其自身的实现挑战和潜在的陷阱。在本文中，我们研究了基于区块链的应用程序的拟议TEE用例的假设，安全模型和操作环境。该练习和分析有助于硬件TEE研究社区识别一些开放的挑战和研究机会，并重新思考硬件TEE的设计。
2022-03-23 cs.CR
Narrowing the Gap between TEEs Threat Model and Deployment Strategies
该研究指出机密虚拟机（CVM）的威胁模型与部署存在错位，现有TEE证明机制无法绑定CVM与云提供商导致物理攻击风险难评估，提出可依托PPID扩展证明，并分析了实现差异带来的挑战与优化方向。
2025-06-17 cs.CR
Formal Verification of Secure Encrypted Virtualization
University of Florida（佛罗里达大学）；AMD（超威半导体）
针对AMD SEV机密虚拟机缺乏形式化安全保障的问题，提出设计级和属性级抽象模型并进行属性检查，以确保机密性、完整性和可用性。
2026-05-31 cs.AR cs.CR
Trusted-Execution Environment (TEE) for Solving the Replication Crisis in Academia
George Mason University（乔治梅森大学）
本文提出利用可信执行环境技术，通过云平台实现复制验证，降低成本并提高效率，解决学术研究的复制危机问题。
2026-03-25 cs.CR
Heckler: Breaking Confidential VMs with Malicious Interrupts
本文提出Heckler攻击，利用不可信hypervisor注入恶意非定时器中断并操纵CVM寄存器状态，在AMD SEV-SNP与Intel TDX上绕过认证并破坏多语言应用完整性。
2024-04-04 cs.CR
LightEMU: Hardware Assisted Fuzzing of Trusted Applications
本文提出LightEMU，一种利用ARM CoreSight的硬件辅助模糊测试框架，通过将可信应用与TEE解耦实现高效反馈驱动测试，并在多个TEE上验证了其快速发现漏洞的能力和10倍加速效果。
2023-11-16 cs.CR
End-to-End Security for Distributed Event-Driven Enclave Applications on Heterogeneous TEEs
本文提出一个集成开源框架，基于异构TEE扩展安全原语，在较小可信计算基上保障分布式事件驱动应用端到端的真实性、完整性、机密性与可用性。
2023-06-29 cs.CR
"You do understand that people don't trust technology?": Explaining Trusted Execution Environments to Non-Experts
Colorado State University（科罗拉多州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；IST University of Lisbon, INESC-ID（里斯本理工大学，INESC-ID）
研究通过文本解释向非专家介绍可信执行环境（TEE），发现非技术性解释（突出TEE可防范的具体威胁）最能提升理解，但对使用意愿影响甚微。
2026-05-25 cs.CR cs.HC
CTR: Checkpoint, Transfer, and Restore for Secure Enclaves
基于硬件的可信执行环境（TEE）在云计算中变得越来越普遍，形成了机密计算的基础。然而，TEE的安全目标有时会与现有的云功能（如VM或进程迁移）发生冲突，因为TEE内存无法被平台上的管理程序、操作系统或其他软件读取。虽然一些较新的TEE架构支持整个受保护VM的迁移，但目前还没有用于迁移包含进程内TEE的各个进程的实用解决方案。如果必须紧急重启主机平台，则无法迁移此类流程会导致操作效率低下甚至数据丢失。我们提出了CTR，一个纯软件的设计改造迁移功能到现有的TEE架构，同时保持其预期的安全保证。我们的设计允许TEE在其执行中的任意点被中断和迁移，从而保持与现有VM和进程迁移技术的兼容性。通过在迁移过程中协作地涉及TEE，我们的设计还允许应用程序开发人员指定有状态的迁移相关策略，例如限制特定TEE可以迁移的次数。我们针对英特尔SGX的原型实现表明，迁移延迟随TEE内存大小线性增加，并受TEE系统操作的影响。
2022-05-30 cs.CR cs.SY eess.SY
Parma: Confidential Containers via Attested Execution Policies
基于容器的技术使云租户能够快速开发高度可移植的软件并在云中部署服务。与此同时，云隐私很重要，因为大量容器部署都是在隐私敏感数据上运行的，但由于攻击的频率和复杂性越来越高，这一点也很具有挑战性。最先进的基于容器的机密设计利用了基于流程的可信执行环境（TEE），但面临着限制其实际部署的安全性和兼容性问题。我们提出了Parma，这是一种架构，它提供了未修改的容器的提升和转移部署，同时提供了强大的安全保护，以抵御控制不受信任的主机和虚拟机管理程序的强大攻击者。Parma利用VM级隔离在唯一的基于VM的TEE中执行容器组。除了容器完整性和用户数据机密性和完整性外，Parma还提供基于经证明的执行策略的容器证明和执行完整性。Parma执行策略为容器组的所有未来状态提供了归纳证明。在初始化过程中建立的这个证明形成了一个信任根，可以用于容器组内的安全操作，而不需要对容器化工作流本身进行任何修改（除了包含执行策略之外）。我们通过运行一组不同的工作负载来评估AMD SEV-SNP处理器上的Parma，结果表明，与在安全区外运行相比，工作流的性能开销增加了0-26%，而在SPEC 2017上的平均开销为13%，同时不需要修改其程序代码。添加执行策略带来的额外开销不到1%。此外，我们还部署了Parma作为驱动Azure容器服务器上机密容器的底层技术。
2023-03-07 cs.CR cs.NI cs.OS
TEE-X: TEE-aware Acceleration Framework for Large Vision Models at the Edge
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Binghamton University (SUNY)（宾汉姆顿大学（纽约州立大学系统））；Florida International University（佛罗里达国际大学）；Intel（英特尔公司）
该研究提出TEE-X框架，在Arm TrustZone的OP-TEE上验证，可在NVIDIA Jetson AGX Xavier上实现大视觉模型的安全高效边缘推理，兼顾性能与安全性。
2026-08-25 cs.AI cs.CR
CLOAK: A Framework For Development of Confidential Blockchain Smart Contracts
近年来，随着区块链的采用已经在广泛的领域中扩展，例如，数字资产、供应链金融等，智能合约的保密性现在是实际应用的基本需求。然而，尽管新的隐私保护技术不断涌现，但现有技术如何最好地适应开发环境却很少有人研究。由于在编程接口方面受到有限的架构支持，最先进的解决方案很难达到一般开发人员。在本文中，我们提出了用于开发机密智能合约的CLOAK框架。CLOAK的关键功能是允许开发人员实现和部署多方事务（MPT）问题的实用解决方案，即，通过简单地指定它来处理不同方拥有的秘密输入和状态。为此，CLOAK引入了一种特定于域的注释语言，用于声明隐私规范，并进一步自动生成机密智能合约，以在区块链上的可信执行环境（TEE）中部署。在我们对简单和真实世界应用程序的评估中，开发人员通过仅开发规模不到已部署智能合约30%的CLOAK智能合约，以简洁的方式在区块链上部署业务服务。
2021-06-25 cs.CR cs.SE
Polars inside Intel SGX2 Enclaves: An Empirical Study of Confidential Analytical Query Processing
Mozilla
本文研究了在Intel SGX2内核中通过Gramine运行Arrow原生DataFrame引擎Polars的性能，分析了查询和数据加载的开销，并比较了Polars的惰性与主动API性能。
2026-05-20 cs.CR cs.DB
DECLOAK: Enable Secure and Cheap Multi-Party Transactions on Legacy Blockchains by a Minimally Trusted TEE Network
本文提出支持多方交易的链下合约执行框架DECLOAK，利用最小可信TEE网络在更弱假设下首次实现MPT数据可用性，解决现有方案缺乏公平性与原子性等问题，并将SOTA方案的gas成本降低65.6%。
2023-05-22 cs.CR
Confidential Machine Learning within Graphcore IPUs
Microsoft Research（微软研究院）；Graphcore（Graphcore（格拉夫科尔））
我们提出了IPU可信扩展（ITX），这是一组实验性的硬件扩展，可以在Graphcore的AI加速器中实现可信的执行环境。ITX能够以低性能开销执行具有强大机密性和完整性保证的AI工作负载。ITX将工作负载与不受信任的主机隔离，并确保其数据和模型在IPU内以外的任何时候都保持加密。ITX包括一个硬件信任根，提供认证功能并协调可信执行，以及片上可编程加密引擎，用于在PCIe带宽上对代码和数据进行认证加密。我们还介绍了ITX的编译器和运行时扩展的形式，支持多方培训，而不需要基于CPU的TEE的软件。ITX的实验支持包括在台积电7 nm技术节点上流片的Graphcore的GC 200 IPU中。在使用标准DNN训练工作负载的开发板上进行的评估表明，与依赖AMD SEV-SNP的基于CPU的机密计算系统相比，ITX增加了不到5%的性能开销，并提供了高达17倍的性能提升。
2022-05-20 cs.AI cs.AR cs.CR
A Survey of Secure Computation Using Trusted Execution Environments
Singapore Management University（新加坡管理大学）；Xidian University（西安电子科技大学）；Chongqing University（重庆大学）；Jinan University（暨南大学）
作为支撑可信计算的一项重要技术，可信执行环境（TEE）允许在本地和异地数据上启动计算任务，同时确保机密性和完整性。本文提供了一个系统的审查和比较基于TEE的安全计算协议。我们首先提出了一个分类法，将安全计算协议分为三大类，即安全外包计算，安全分布式计算和安全多方计算。为了使这些协议的公平比较，我们还提出了全面的评估标准，就四个方面：设置，方法，安全性和性能。基于这些标准，我们回顾，讨论和比较最先进的基于TEE的安全计算协议的通用计算功能和专用的，如隐私保护机器学习和加密数据库查询。据我们所知，这篇文章是第一次调查，审查基于TEE的安全计算协议和全面的比较可以作为一个指南，选择合适的协议部署在实践中。最后，我们还讨论了几个未来的研究方向和挑战。
2023-02-23 cs.AI cs.CR cs.DB
Cloak: Transitioning States on Legacy Blockchains Using Secure and Publicly Verifiable Off-Chain Multi-Party Computation
近年来，智能合约的保密性已成为实际应用的基本要求。虽然已经做出了许多努力来开发用于执行机密智能合约的架构能力，但也有一些工作将机密智能合约扩展到多方计算（MPC），即，多方联合评估链下事务并在链上提交输出，而不向彼此泄露它们的秘密输入/输出。然而，现有的解决方案缺乏公共可验证性，需要O（n）的事务来实现协商或抵抗对手，因此效率低下，安全性受损。在本文中，我们提出了Cloak，这是一个在现有区块链上实现多方交易（MPT）的框架。MPT是指通过可公开验证的链下MPC转换区块链状态。我们通过协调TEE和区块链来识别和处理保护MPT的挑战。因此，Cloak保护了链下不确定性协商过程（一方加入MPT，而不知道身份或各方的总数，直到MPT提案解决），实现了公共可验证性（公众可以验证MPT正确处理来自多方的秘密输入/输出，并在链上读取/写入状态），并抵抗拜占庭式的对手。根据我们的证明，Cloak仅用2个事务就实现了更好的安全性，优于以前以O（n）事务成本实现妥协安全性的作品。通过评估示例和真实世界的MPT，Cloak的天然气成本平均降低了32.4%。
2023-02-10 cs.CR
PRA-TLS: Attestation of a Client Application for TEE
Ochanomizu University（御茶水女子大学）；Otsuma Women’s University（大妻女子大学）；National Institute of Informatics（国立情报学研究所）
针对TEE中enclave与不可信应用间边界的安全风险，提出PRA-TLS协议，通过可信守护进程测量主机与应用状态，实现客户端应用认证，并形式化验证及原型实现。
2026-10-06 cs.CR cs.OS
The Cost of OSCORE and EDHOC for Constrained Devices
许多现代物联网应用依赖于受限应用协议（CoAP），因为它在现有互联网基础设施中的效率和无缝集成性。CoAP用来实现这些特征的策略之一是使用代理。不幸的是，为了让代理运行，它需要终止客户端和服务器之间的（D）TLS通道。因此，无法实现交换数据的端到端机密性、完整性和真实性。为了克服这个问题，互联网工程任务组（IETF）最近提出了（D）TLS的替代方案。该替代方案由两个新颖的协议组成：1）用于约束REST式环境的对象安全性（OSCORE），其为有效载荷数据提供认证加密;以及2）临时Diffie-Hellman Over COSE（EDHOC），其提供OSCORE所需的对称会话密钥。在本文中，我们提出了四个固件库的设计，这些协议特别是针对受约束的微控制器和他们的详细评估。更准确地说，我们提出了uOSCORE和uEDHOC库的设计，为常规的微控制器和uOSCORE-TEE和uEDHOC-TEE库的微控制器与可信执行环境（TEE），如微控制器具有ARM TrustZone-M。我们针对后一类设备的固件设计考虑到攻击者可能利用常见的软件漏洞，例如，协议逻辑、操作系统或应用程序中的缓冲区溢出危及协议安全性。uOSCORE-TEE和uEDHOC-TEE实现了加密操作和密钥与固件的其余部分的分离，固件的其余部分可能易受攻击。我们提出了一个评估我们的实施方面的RAM/闪存的要求，执行速度和能源的广泛的…
2021-03-25 cs.CR cs.NI cs.PF
Fortress: Securing IoT Peripherals with Trusted Execution Environments
本文提出Fortress，一种利用可信执行环境隔离外设I/O内存，限制系统软件访问，保护物联网敏感数据隐私的通用设计，并通过I2S音频外设验证其安全性与可接受开销。
2023-12-20 cs.CR
SecScale: A Scalable and Secure Trusted Execution Environment for Servers
针对现有TEE难以兼顾可扩展性与重放保护的问题，提出SecScale，利用推测执行、MAC森林和全内存加密，在通用硬件上实现可扩展且安全，性能比竞品快10%。
2024-07-18 cs.AR cs.CR
SCL: A Secure Concurrency Layer For Paranoid Stateful Lambdas
我们提出了一个联合的功能即服务（FaaS）执行模型，在云和边缘环境中提供安全和有状态的执行。FaaS工作者被称为Paranoid Stateful Lambdas（PSL），他们相互协作以执行大型并行计算。我们利用加密加固和移动数据包，称为DataCapsules，为我们的PSL提供持久状态，其执行使用硬件保护的TEE进行保护。为了使PSLs易于编程和执行，我们在DataCapsules之上构建了熟悉的Key-Value Store接口，允许摊销加密操作。我们演示了在边缘环境中运行的PSM，该环境运行在一组采用SGXv2的英特尔NUC上。如前所述，我们的安全并发层（SCL），提供了最终一致的语义上写的值使用不可信和无序的多播。所有SCL通信都是加密的、不可伪造的和私有的。为了持久性，更新被记录在复制的DataCapsules中，这是一种仅附加加密的区块链，具有机密性，完整性和来源保证。非活动键的值存储在同一DataCapsule中的日志结构合并树（LSM）中。SCL具有多种通信优化功能，例如高效的消息传递框架，可将英特尔SGX SDK的延迟降低多达44倍，以及基于参与者的加密处理架构，可将加密操作批处理并将吞吐量提高81倍。
2022-11-02 cs.CR cs.DC
