[发明专利]微处理器以及相关的操作方法

说明书

本发明涉及微处理器以及相关的操作方法。该微处理器用以操作以解密加密指令数据为纯文字指令数据并安全地予以执行，避免加密指令数据在该微处理器外部被看见。该微处理器包含:主密钥寄存器，包含多个主密钥；选择逻辑电路，从多个主密钥中选取至少两个主密钥之组合；密钥扩展电路，对所选取的主密钥执行至少一数学运算以产生该解密密钥；以及指令译码电路，对该加密指令数据与该解密密钥执行一数学运算以对该加密指令数据进行解密而产生该纯文字指令数据。

本申请为申请日为2011年5月25日、申请号为201310687857.0的发明名称为“微处理器以及相关的操作方法”的申请案(其中该申请案的原申请的申请日和申请号分别为2011年5月25日和201110136447.8)的分案申请。

技术领域

本发明涉及微处理器(microprocessor)领域，特别是涉及用于增加微处理器所执行的程序的安全性。

背景技术

很多软件程序在面临破坏计算机系统安全的攻击时，通常是脆弱不堪的。例如，黑客可藉由攻击一运行中程序的缓冲溢位区漏洞(buffer overflow vulnerability)植入不当程序码、并转移主控权给该不当程序码。如此一来，所植入的程序码将主导被攻击的程序。一种防范软件程序遭攻击的方案为指令集随机化(instruction set randomization)。概略解释之，指令集随机化技术会先将程序加密(encrypt)为某些形式，再于处理器将该程序自存储器提取后，于该处理器内解密(decrypt)该程序。如此一来，黑客便不易植入恶意指令，因为所植入的指令必须被适当地加密(例如，使用与所攻击程序相同的加密密钥或演算法)方会被正确地执行。例如，参阅文件「Counter Code-Injection Attacks withInstruction-Set Randomization,by Gaurav S.Kc,Angelos D.Keromytis,and VassilisPrevelakis,CCS’03,October 27-30,2003,Washington,DC,USA,ACM 1-58113-738-9/03/0010」，其中叙述Bochs-x86Pentium模拟器(emulator)的改良版本。相关技术的缺点已被广泛讨论。例如，参阅数据「Where’s the FEEB？The Effectiveness of Instruction SetRandomization,by Ana Nora Sovarel,David Evans,and Nathanael Paul,http://www.cs.virginia.edu/feeb」。

发明内容

本发明一种实施方式揭示一微处理器。该微处理器用以操作以解密加密指令数据为纯文字指令数据并安全地予以执行，避免加密指令数据在该微处理器外部被看见。该微处理器可以包含:主密钥寄存器，包含多个主密钥；选择逻辑电路，从多个主密钥中选取至少两个主密钥之组合；密钥扩展电路，对所选取的主密钥执行至少一数学运算以产生该解密密钥；以及指令译码电路，对该加密指令数据与该解密密钥执行一数学运算以对该加密指令数据进行解密而产生该纯文字指令数据。

本发明另外一种实施方式揭示一种在微处理器中，安全地执行加密指令数据的方法。该方法包含:在储存于微处理器中的主密钥寄存器文档中，选取多个该主密钥至少两者的一新组合；在该微处理器中，在选取的该主密钥执行至少一数学运算以产生该解密密钥；在该微处理器中，对该加密指令数据进行解密成为纯文字指令数据；以及于避免加密指令数据在该微处理器外部被看到的情形下，在该微处理器中安全地执行该纯文字指令数据。