[发明专利]一种保护内存存储器数据机密性和完整性的方法

权利要求书

1.一种保护内存存储器数据机密性和完整性的方法，其特征在于在CPU中设置n个密钥，key₁，…，key_n，使用系统为数据块分配的counter_assigned计算用于加解密这个数据块的counter_use，并且根据计算得到的counter_use选择使用哪个密钥key_use进行加解密；具体包括以下两个部分：

当CPU将数据块写回内存时：首先，系统为需要写回的数据块分配新的counter_assigned，counter_assigned可以这样产生，其初始为0，每次产生则自身加1，保证其在溢出之前不重复；然后使用counter_assigned计算用于加解密的counter_use，如式(1)：

counter_use＝Hash_key(addr_block||counter_assigned) (1)

其中||为连接运算，addr_block为数据块的地址，Hash_key为CPU中预分配的带密钥的Hash函数；使用计算的counter_use选择本次加密使用的密钥key_use；应用计数器模式加密方法对数据块加密；检查是否可以将counter_use存储在片上缓存中；如果可以存储在片上缓存中，则存储在片上缓存中；否则，丢弃；最后将数据块和counter_assigned写回内存；

当CPU从内存读取数据块时：首先从内存读取数据块；然后检查这个数据块的counter_use是否存储在片上；如果不在片上缓存中，从内存中读取这个数据块的counter_assigned，将counter_assigned和数据块的地址作为带密钥的Hash函数的输入计算counter_use，如式(1)；最后应用计数器模式加密方法解密这个数据块。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于系统预先分配多个密钥在片上存储，使用计算得到的counter_use对系统中可用的密钥的数量求余，确定需要使用哪个密钥key_use对数据块进行加解密，如式(2)：

key_use＝key_i,i＝counter_use mod n (2)

其中mod是取摸运算。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于在式(1)中添加另一个输入counter_i，其产生方式同counter_assigned，counter_i在内存中单独存储，如式(3)或式(4)：

counter_use＝Hash_key(addr_block||counter_assigned||counter_i) (3)

counter_use＝Hash_key(Hash_key(addr_block||counter_assigned)||counter_i)(4)

其中addr_block为数据块的地址。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于在式(2)中添加另一个输入counter_i参与密钥key的选择，counter_i在内存中单独存储，如式(5)：

key_use＝key_i,i＝(Hash_key(counter_use||counter_i))mod n (5)

其中||为连接运算，mod是取摸运算。