[发明专利]消息认证码预计算在安全存储器中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及预计算认证码在安全存储器中应用的方法和装置。

背景技术

消费产品、商业产品甚至是军用设备日益地变得依赖于计算机系统。当产品与计算设备结合时，人们可以设法利用产品的弱点来免费使用产品或者破坏该产品。在计算世界中，黑客、侵权者或者对手试图利用通过篡改设备的存储器来使用计算设备的产品。典型地，在保护计算完整性时有两个主要的安全领域：基于软件和基于硬件。基于软件的安全性涉及软件的完整性。基于硬件的安全性假设黑客已经完全进入计算系统并且可能使用示波器和逻辑分析仪来观察计算系统。

通过将全部系统集成在芯片上(SoC)，芯片上的超大规模集成电路的发展已经提供防止篡改的硬件计算系统。因此将整个计算系统集成到芯片上可以阻止对手的攻击。然而，在大部分实际方案中，片上存储器的不足致使该方案无法实现。程序和数据必需存储在片外存储器中。这为对手通过篡改片外存储器来破坏计算设备打开了道路。

对存储器进行签名和加密是阻止对手成功篡改片外存储器的一种方式。消息签名类似于校验和，可以用于验证一块存储器自从上一次读取以来没有发生变化。当数据写入片外存储器时，产生签名并连同该数据进行存储。当从片外存储器读取数据时，通过签名验证来确保数据没有发生变化。产生签名可能是昂贵的操作。需要使用许多时钟周期来产生签名。因此，产生和校验存储器签名必须高效。

消息认证已经成为大量研究的一个课题。虽然大部分普通的MAC方案包括对与冗余数据(例如，32个0的字符串)连接的消息上的伪随机置换(PRP)进行简单的评估，但是这种方案没有给它们自己提供预计算。

MAC计算的另一方法使用通用哈希函数(UHF)。从UHF获得MAC的想法首先由Carter和Wegman提出(Wegman，Carter，新哈希函数以及它们在认证和集合相等性上的使用(New Hash Functions and Their Use in Authentication and Set Equality)，JCSS，22：265，1981)。Brassard稍后提出了使用伪随机发生器以减小MAC密钥的大小(Gilles Brassard，请求短秘密共享密钥的用于计算的安全认证标签(On computationally secure authentication tags requiring short secret shared keys)，Crypto’82，79-86)。相应的结构如下：MAC(m，r)＝h(m)XOR F(r)，其中h是UHF，以及F是伪随机发生器。自此，大量的研究集中在所使用的函数h和F的速度和其它方面的提高上。

MAC预计算结构与之前提出的结构不同，同时拥有在利用预计算的短消息认证中所特别期望的属性。

发明内容

在一个实施方式中，一种方法包括以下步骤：通过执行伪随机函数(PRF)和伪随机置换(PRP)中的至少一个，从数据输入创建数据的随机置换；通过组合数据的随机置换和所接收的第二数据块以及执行ε-差分均匀(ε-DU，ε-Differentially Uniform)置换，以创建第一数据块。将ε-DU函数评估的结果与密钥进行异或，并将第一数据块变为第一消息认证码。

在另一个实施方式中，一种系统包括MAC计算机，其中MAC计算机通过执行伪随机函数(PRF)和伪随机置换(PRP)中的至少一个，对来自输入的数据创建数据的随机置换，其中MAC计算机通过组合数据的随机置换和所接收的第二数据块以及执行ε-差分均匀(ε-DU)置换，以创建第一数据块，其中MAC计算机将ε-DU评估的结果与密钥进行异或，以及其中MAC计算机将第一数据块变为第一消息认证码。

附图说明

通过说明书、权利要求和附图，本发明示例实现方式的特征将变得显著，其中：

图1是计算机系统的实例框图，其中可以具有用于MAC预计算的装置和方法；

图2是可以用于使用MAC预计算来写入和读取数据的方法的实例；

图3是使用MAC预计算将数据写入存储器的方法；

图4是使用MAC预计算将数据从存储器中读取并进行认证的方法；

图5是可以包括用于执行MAC预计算装置的系统的实施方式。

具体实施方式