[發明專利]基于多核處理器的密鑰保護方法及系統

有效

• 申請號: 201310565691.5
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103607279B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 林璟鏘;管樂;汪婧;王瓊霄;荊繼武;李寶
• 申請（專利權）人: 中國科學院數據與通信保護研究教育中心;中國科學院信息工程研究所
• 主分類號: H04L9/30
• 分類號: H04L9/30;G06F9/50
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 牛崢,王麗琴

1.一種基于多核處理器的密鑰保護方法，其特征在于，包括：

設置承載于多核處理器的操作系統，使多核處理器中的一個核作為密碼運算核，所述密碼運算核被禁止運行操作系統的其它進程、并被專用于執行公鑰密碼運算；

利用所述密碼運算核執行公鑰密碼運算；其中，私鑰以及運算過程中使用的中間數據變量存儲于所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，私鑰存儲于所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器的步驟包括：

公鑰密碼算法的私鑰以口令保護的形式保存于硬盤；

密碼運算核讀取計算輸入數據，加載密碼計算調度程序，并提供用戶輸入口令的操作界面，同時從所述硬盤中讀取以口令保護的所述私鑰；

所述密碼運算核利用用戶輸入的口令解密以口令保護的所述私鑰，并將所述私鑰的明文存儲于所述密碼運算核的高速緩沖存儲器中用于計算。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，公鑰密碼運算包括公鑰操作運算和私鑰操作運算，所述私鑰操作運算包括數字簽名和/或解密步驟：

利用私鑰進行數字簽名和/或解密運算，并將計算過程中產生的中間數據變量和計算結果存儲于所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器；

將所述計算結果同步至計算機內存，并將所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器執行數據清空操作。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，將計算過程中產生的中間數據變量存儲于所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器的步驟包括：

在利用私鑰進行數字簽名和/或解密運算之前，將所述密碼運算核的擴展棧指針寄存器和擴展基址指針寄存器指向所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器的一個地址連續的靜態緩沖區；

將計算過程中產生的中間數據變量和計算結果存儲于所述高速緩沖存儲器的地址連續的靜態緩沖區中。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述密碼運算核的擴展棧指針寄存器和擴展基址指針寄存器指向所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器的一個地址連續的靜態緩沖區之前還包括：

屏蔽所述密碼運算核的可屏蔽中斷，并禁止操作系統搶占所述密碼運算核；

將多核處理器中所有核獨占的高速緩沖存儲器的內容寫回內存；

將所述地址連續的靜態緩沖區放入密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器；

禁止除所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器外的高速緩沖存儲器的內容被替換。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，將所述計算結果同步至計算機內存，并在所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器執行數據清空操作時，同時清空通用寄存器，在將所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器執行數據清空操作完成后，恢復除密碼運算核外所有核正常訪問高速緩沖存儲器的功能。

7.一種基于多核處理器的密鑰保護系統，其特征在于，包括：

用于設置承載于多核處理器的操作系統，使多核處理器中的一個核作為密碼運算核，所述密碼運算核被禁止運行操作系統的其它進程、并被專用于執行公鑰密碼運算的第一模塊；

用于利用所述密碼運算核執行公鑰密碼運算，并將私鑰以及運算過程中使用的中間數據變量存儲于所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器的第二模塊。

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述第二模塊包括：

用于將公鑰密碼算法的私鑰以口令保護的形式保存于硬盤的第一子模塊；

用于控制密碼計算核讀取計算輸入數據，加載密碼計算調度程序，并提供用戶輸入口令的操作界面，同時從所述硬盤中讀取以口令保護的所述私鑰的第二子模塊；

用于控制所述密碼運算核利用用戶輸入的口令解密以口令保護的所述私鑰，并將所述私鑰的明文存儲于所述密碼運算核的高速緩沖存儲器中用于計算的第三子模塊。

9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述第三子模塊進一步用于利用私鑰進行數字簽名和/或解密運算，并將運算過程中產生的中間數據變量和計算結果存儲于所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器，以及用于將所述計算結果同步至計算機內存，并所述密碼運算核獨占的高速緩沖存儲器執行數據清空操作。