[发明专利]一种采用随机盐值的NandFlash加密文件系统

说明书

本发明提供一种采用随机盐值的NandFlash加密文件系统，针对NandFlash不同于普通磁盘存储设备的物理特性，将JFFS2文件系统移植到NandFlash中，并作为其底层存储系统，解决了NandFlash直接应用于嵌入式设备的不适应性，在文件加密算法上采用了国密SM4算法和SM3算法，然后在生成用户密钥过程中，采用组合用户口令和随机盐值生成128比特位的用户密钥，避免了原有算法将用户口令和经过哈希处理后的结果直接存放的安全隐患，进一步提升了系统给用户密钥的安全性。

技术领域

本发明属于存储技术领域，主要涉及NandFlash加密文件系统的设计，提出一种采用随机盐值的NandFlash加密文件系统，这种文件系统能够作用于NandFlash的存储设备，可对存储的文件内容进行加密，进一步提高内容的安全性。

背景技术

以下分别对现有的基于YAFF2和JAFFS2的NandFlash加密文件系统进行分析。

Nand-flash内存是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。

由于NAND Flash的物理特性与普通磁盘存储设备的物理特性有很大的差别，因此Linux现有的各种文件系统都不能直接工作在NANDFlash上，必须采用内存转换层，将底层NANDFlash模拟成类似硬盘的块设备，或者使用专门用于NandFlash设备的日志结构文件系统，从而避免使用内存转换层时所带来的问题。目前较为流行的日志结构文件系统主要有YAFF2和JAFFS2。

同时NandFlash大量应用在嵌入式系统时，相应的信息安全问题也相当突出，急需采用数据内容加密的方式，以满足NandFlash数据安全的要求。原有的加密文件系统存在随机生成的文件加密密钥和加密文件加密密钥的用户密钥，其中前者是用于加密存储的数据内容，对应于不同的加密文件产生不同的随机密钥，而后者则是用户在加载文件系统时提供的用户口令经过相应的哈希算法计算后得到，主要用于加密文件加密密钥。对于用户密钥，如果用户每次输入的口令相同，则经过哈希算法计算生成的密钥也相同，因此存在遭受字典攻击的可能性，存在一定的安全隐患，为此，本发明提出加入随机盐值的方法，以避免系统遭受字典攻击，进一步提高系统的安全性。

发明内容

本发明提供了一种采用随机盐值的NandFlash加密文件系统，解决了以下存在的问题：

1.解决Linux现有的各种文件系统不能直接工作在NandFlash上的问题。由于磁盘文件系统一般是以块为单位进行数据存取的，因此底层存储设备相应的被划分成多个块,一个块大小通常为1024字节。每个块组都保存了与具体挂载的文件系统相关的信息以及相应的文件内容。Ext3块组中与文件系统相关的信息主要是超级块结构和索引节点结构。Ext3的超级块是用来反映文件系统的整体信息，但另外新增了几个字段用于支持日志功能。而NandFlash设备则是以页为单位进行数据存取的，而磁盘是以块为单位进行数据存取的，因此当在嵌入式系统中使用像Ext3这样的磁盘文件系统时，需要在物理文件系统层和MTD层之间加入一个FTL层。如图1所示，FTL(Flash Translation Layer)，即闪存转换层，主要是用来模拟Flash设备使之像磁盘一样以块设备的方式进行工作。这样通过FTL层，Ext3等传统磁盘文件系统就可以直接工作在Flash设备上了。