[發明專利]一種計算機存儲器的加密方法和解密方法在審

申請號：	201510579516.0	申請日：	2015-09-14
公開（公告）號：	CN105184187A	公開（公告）日：	2015-12-23
發明（設計）人：	劉鐸;梁靚;羅先露;李陽;鐘刊	申請（專利權）人：	重慶大學
主分類號：	G06F21/62	分類號：	G06F21/62;G06F21/72;G06F21/78
代理公司：	重慶大學專利中心 50201	代理人：	唐開平
地址：	400044 ***	國省代碼：	重慶;85
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種計算機存儲器加密方法解密
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于計算機存儲安全技術領域，具體涉及一種非易失存儲器的加密方法和解密方法。

背景技術

非易失性存儲器（NonVolatileMemory）是最有前景取代傳統存儲器件（比如SRAM和DRAM）的存儲媒介，它有著集成度高、漏電功耗低、訪問速度快、非易失等特性，并已開始替代傳統的DRAM存儲器應用在移動設備系統中。雖然非易失性存儲器比DRAM的壽命要持久、漏電功耗低，但它的非易失特性使得其很容易受到外圍惡意程序的攻擊。非易失性存儲器在斷電后數據仍然保存，針對非易失性存儲器的一個很典型的攻擊就是物理攻擊，攻擊者很容易獲取存儲器里面的用戶機密信息，這就為非易失性存儲器在移動系統中的使用帶來了很大的挑戰。近年來非易失性存儲器得到學術界和工業界的廣泛關注，研究人員針對其性能改進做了大量優化工作，未來非易失性存儲器將在存儲器領域中占據主要角色，而存儲數據的安全性便成為人們關注的要點。

智能手機等移動設備日益普及，大量的用戶私密信息存儲在設備里，存儲信息的安全性急待解決。提高移動設備的數據安全性尤為重要。針對非易失性存儲器在移動系統中的安全性研究已經展開，S.ChhabraandD.Solihin,“i-nvmm:asecurenon-volatilemainmemorysystemwithincrementalencryption”,The38thAnnualInternationalSymposiumoninComputerArchitecture(ISCA),pp.177–188,IEEE,2011（S.ChhabraandD.Solihin，i-nvmm:一種基于增量加密的安全非易失內存系統，第38借計算機系統結構國際研討會2011，第177-188頁）于2011年提出名為i-NVMM的基于AES的加密算法。該技術采用AES算法加密在NVM的冷區數據，在結束應用程序是菜加密所有的數據。雖然i-NVMM加密技術能最小化延遲和能量開銷，而比冷區數據更敏感的熱區數據卻不受保護，存在很大的安全隱患。J.KongandH.Zhou,“Improvingprivacyandlifetimeofpcm-basedmainmemory,”

InternationalConferenceonDependableSystemsandNetworks(DSN),pp.333–342,IEEE,2010（J.KongandH.Zhou，改善基于相變存儲器內存的私密性和壽命，可靠性系統和網絡的國際會議2010，第333-342頁）介紹一個基于counter-modeXOR加密技術，為每個內存數據塊計算crypto-PAD代替直接與AES加密數據，然而該算法卻增加存儲代價。目前，現有技術并沒有考慮到移動系統中數據的訪存和數據特性，主要采用直接加密算法或者加密部分數據，但降低了系統的整體性能，如增加了功耗和增加了時延。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是從操作系統中資源管理的層面，提供一種計算機存儲器的加密方法，它能降低存儲器數據加密所需的功耗；相應地，還提供一種計算機存儲器的解密方法，它降低系統的時延，保證系統快速響應。

要解決上述技術問題，本發明提供的一種計算機存儲器的加密方法，包括有以下步驟：

步驟1、將需要加密的數據劃分為多個數據塊；

步驟2、對每個數據小塊進行hash運算，對得到的結果做加密運算，得到數據塊對應的中間變量值（記為PAD值）；

步驟3、判斷要寫入的數據的地址是否非易失性存儲器中頻繁寫的熱區；

步驟4、將熱區數據塊的PAD值放在緩存中；

步驟5、通過把數據塊的內容與其對應的PAD值做異或運算得到加密后的數據；

步驟6、將加密后的數據寫入非易失性存儲器的存儲單元。

本發明還提供的一種計算機存儲器的解密方法，包括有以下步驟：

步驟1、讀取要解密的數據塊；

步驟2、判斷要讀取的數據塊是否為熱區數據，如是，熱區數據則從緩存里讀取其對應的PAD值；否則，按加密過程的方法，去重新計算PAD值；