CN101859351B - 保证存储器存储的数据安全读取的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保证存储器存储的数据安全读取的系统及方法，包括存储器和主芯片，其中，主芯片，用于产生随机数种子，译码后，发送给存储器；采用产生的随机数种子对产生的随机数搅动后得到的伪随机数，对从存储器接收的加密后的数据明文解密，得到数据明文；存储器，用于将从主芯片接收的译码后的随机数种子解码，得到随机数种子，对产生的随机数搅动后得到伪随机数，采用伪随机数对存储的数据明文加密后，发送给主芯片。本发明提供的系统及方法提高了存储器存储的数据读取的安全性。

Description

保证存储器存储的数据安全读取的系统及方法

技术领域

本发明涉及数据的安全性技术，特别涉及一种保证存储器存储的数据安全读取的系统及方法。

背景技术

一些需要保密的数据，比如受限信息或保密信息的泄密是现代社会的安全威胁。无论是企业或个人用户，都需要更高的数据安全性。

数据的保密性是互连网技术(IT，Internet Technology)信息安全性的一个重要方面，如何保证数据安全性，使其不被窃取，一般采用加密的方式实现。也就是说，根据设定的加密方式，比如密钥对数据明文重新组织得到密文，使非法获取者，无法根据获取到的密文得到对应的数据明文。可见，加密方式可使一些重要数据存储或在一个不安全的信道上传输，只有合法获取者才能对获取的密文采用持有的密钥解密得到明文。对数据的加密方式中的加密算法和解密算法通常都是在一组密钥控制下进行。

对从事数据开发、动画制作及金融等行业的用户来说，对存储的数据进行安全性获取是必须的，数据明文都是进行加密后，将密文保存在存储器中，当合法用户要获取时，从存储器中获取到密文后，进行解密得到数据明文。对存储的数据进行安全性获取的级别随着加密方式级别的升高而升高。

目前，对存储的数据进行安全性获取的方式有两种：第一种为，存储器对应数据明文保存密钥，合法用户获取数据明文时向存储器输入密钥，存储器将输入的密钥和存储的对应数据明文密钥进行比较，如果相同，则将数据明文传输给合法用户；否则，拒绝合法用户的获取；第二种为，将对数据明文进行加密后得到的密文保存在存储器中，然后将加密的密钥保存在主芯片中，当合法用户通过主芯片获取存储器存储的数据明文时，存储器存储的密文传输给主芯片，由主芯片采用加密的密钥解密得到数据明文，提供给合法用户。

但是，上述两种方法在获取存储器存储的数据时安全性都不高。

第一种方法由于对应数据明文的密钥存储在存储器中，密钥较容易地从存储器中被获取，如非法用户可以使用标准读卡器获取密钥，完成存储器的密钥验证过程后获取到存储器存储的数据明文，安全性不高。

第二种方法虽然密钥存储在主芯片中，但仍可以被非法用户复制或获取到后，截取存储器存储的密文进行解密，或不需要从主芯片获取或复制密钥，而直接将存储器存储的密文截取后在具有解密功能的主芯片运行，得到数据明文。密文截取的方法很简单，当主芯片访问存储器时，通过电压测量仪连接到主芯片和存储器之间的接口上，分析电气消耗即可得知存储器传输的密文，截取该密码即可。因此，这种方法的安全性也不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种保证存储器存储的数据安全读取的系统，该装置能够提高存储器存储的数据读取的安全性。

本发明还提供一种保证存储器存储的数据安全性读取的方法，该方法能够提高存储器存储的数据读取的安全性。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种保证存储器存储的数据安全读取的系统，包括存储器和主芯片，其中，

主芯片，用于产生随机数种子，译码后，发送给存储器；采用产生的随机数种子对产生的随机数搅动后得到的伪随机数，对从存储器接收的加密后的数据明文解密，得到数据明文；

存储器，用于将从主芯片接收的译码后的随机数种子解码，得到随机数种子，对产生的随机数搅动后得到伪随机数，采用伪随机数对存储的数据明文加密后，发送给主芯片。

所述主芯片包括随机数产生器、种子发生器、种子译码器及解密模块，其中，

主芯片随机数产生器，用于产生随机数，并采用种子发生器发送的随机数种子进行搅动后，得到伪随机数，发送给解密模块；

种子发生器，用于产生随机数种子，发送给种子译码器和主芯片随机数产生器；

种子译码器，用于对从种子发生器接收到的随机数种子译码后，发送给存储器；

解密模块，用于将从存储器接收的加密后的数据明文，采用从主芯片随机数产生器接收的伪随机数解密，得到数据明文。

存储器包括存储器随机数产生器、种子解码器、加密模块及存储区，其中，

存储区，用于存储数据明文；

种子解码器，用于对从主芯片接收的译码后的随机数种子解码得到随机数种子，发送给存储器随机数产生器；

存储器随机数产生器，用于采用从种子解码器接收的随机数种子，对产生的随机数搅动，得到伪随机数，发送给加密模块；

加密模块，用于采用从存储器随机数产生器得到的伪随机数，对存储区中的数据明文加密后，发送给主芯片。

所述随机数种子根据随机事件信号动态调整。

所述主芯片生成的随机数和存储器生成的随机数根据相同的随机数函数产生。

所述系统还包括主芯片编程器，用于对主芯片随机数产生器产生的随机数进行编程，输入不同的参数得到不同的随机数；

所述系统还包括存储器编程器，用于对存储器随机数产生器产生的随机数编程，输入不同的参数得到不同的随机数。

所述主芯片编程器和存储器编程器单独设置或为同一实体。

一种保证存储器存储的数据安全读取的方法，包括：

A、主芯片对产生的随机数种子译码后，发送给存储器；

B、存储器对接收的随机数种子解密，对自身生成的随机数搅动得到伪随机数，采用伪随机数对存储的数据明文加密后，发送给主芯片；

C、主芯片接收存储器发送的加密后的数据密文，采用随机数种子对自身生成的随机数搅动得到伪随机数，采用主芯片得到的该伪随机数对加密后的数据密文进行解密，得到数据明文。

所述随机数种子数目和生成的伪随机数数目相同，该随机数种子通过随机事件信号动态调整。

所述主芯片和存储器的随机数是由随机数函数得到的，所述随机数函数通过编程同步设定输入参数。

由上述技术方案可见，本发明提供系统中的存储器存储数据明文，当要将该数据明文提供给合法用户时，对从主芯片接收到的译码后随机数种子进行解码，计算得到伪随机数，对存储的数据明文进行加密后得到密文传输给主芯片；本发明提供的系统中的主芯片接收到密文后，再采用随机数种子在主芯片中计算得到伪随机数，对接收到的密文进行解密得到数据明文。由于本发明提供的系统及方法采用了存储器和主芯片共同完成对存储器存储的数据明文的安全性传输，一方面并不在主芯片中存储对数据明文加密的密钥，而是动态生成伪随机数作为密钥，所以非法用户无法获取主芯片的密钥；另一方面，伪随机数是由随机数种子搅动随机数生成的，也就是对随机数进行加密，安全性较高，对于具有解密功能的主芯片即使截获采用伪随机数加密的密文也不易破解，所以本发明提供的保证存储器存储的数据安全读取的系统及方法提高了存储器存储的数据读取的安全性。

附图说明

图1为本发明提供的保证存储器存储的数据安全读取的系统实施例一示意图；

图2为本发明提供的保证存储器存储的数据安全读取的系统实施例二示意图；

图3为本发明提供的保证存储器存储的数据安全读取的方法实施例一示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

为了提高存储器存储的数据读取的安全性，本发明提供的系统中的存储器存储数据明文，当要将该数据明文提供给合法用户时，对从主芯片接收到的译码后随机数种子进行解码，计算得到伪随机数，再对存储的数据明文进行加密后得到密文传输给主芯片；本发明提供的系统中的主芯片接收到密文后，采用随机数种子计算得到伪随机数，对接收到的密文进行解密得到数据明文。

由于本发明提供的系统及方法采用了存储器和主芯片共同完成对存储器所存储数据明文的安全性传输，一方面并不在主芯片中存储对数据明文加密的密钥，而是动态生成伪随机数作为密钥，所以非法用户无法获取主芯片的密钥；另一方面，伪随机数是由随机数种子搅动随机数生成的，安全性较高，对于具有解密功能的主芯片即使截获采用伪随机数加密的密文也不易破解。

图1为本发明提供的保证存储器存储的数据安全读取的系统实施例一示意图，包括进行信息交互的存储器和主芯片，其中，

主芯片，用于产生随机数种子，译码后，发送给存储器；采用产生随机数种子对主芯片随机数产生器产生的随机数搅动后得到的伪随机数，对从存储器接收的加密后的数据明文解密，得到数据明文；

存储器，用于将从主芯片接收的译码后的随机数种子解码，得到随机数种子，对存储器随机数产生器产生的随机数搅动后得到伪随机数，采用伪随机数对存储的数据明文加密后，发送给主芯片。

具体地，主芯片包括主芯片随机数产生器、种子发生器、种子译码器及解密模块，其中，

主芯片随机数产生器，用于产生随机数，并采用种子发生器发送的随机数种子进行搅动后，得到特定的伪随机数，发送给解密模块；在这个实施例中，主芯片随机数根据设置的随机数函数产生随机数；

种子发生器，用于产生随机数种子，发送给种子译码器和主芯片随机数产生器；

种子译码器，用于对从种子发生器接收到的随机数种子译码后，发送给存储器；

解密模块，用于将从存储器接收的加密后的数据明文，采用从主芯片随机数产生器接收的特定的伪随机数解密，得到数据明文。

存储器包括存储器随机数产生器、种子解码器、加密模块及存储区，其中，

存储区，用于存储数据明文；

种子解码器，用于对从主芯片接收的译码后的随机数种子解码得到随机数种子，发送给存储器随机数产生器；

存储器随机数产生器，用于采用从种子解码器接收的随机数种子，对产生的随机数搅动，得到伪随机数，发送给加密模块；在这个实施例中，存储器随机数产生器根据设置的随机数函数产生随机数，所设置的随机数函数和在主芯片设置的随机数函数一致；

加密模块，用于采用从存储器随机数产生器得到的伪随机数，对存储区中的数据明文加密后，发送给主芯片。

在本发明实施例中，主芯片中的主芯片产生器产生的随机数和存储器中的存储器产生器产生的随机数相同。主芯片中的种子译码器对随机数种子的译码采用的算法和存储器中的种子解码器对随机数种子的解码采用的算法相同，可以是各种对数字进行加解密的算法，比如MD5算法等，在这里不做限定。主芯片中的主芯片随机数产生器生成伪随机数的方法和存储器中的存储器产生器生成伪随机数的方法相同，即采用相同的随机数种子，采用相同的搅动方法，对相同的随机数进行搅动生成，其中采用随机数种子对随机数搅动生成伪随机数的方法是现有技术，也就是采用随机数种子打乱随机数，伪随机数和随机种子数一样多。主芯片中的解密模块采用的算法和存储器中的加密模块采用的算法相同，即采用相同的伪随机数和相同的加解密算法对数据明文进行加解密，比如采用异或算法等，在这里不做限定。

采用上述方法就可以提高存储器存储的数据读取的安全性，但是虽然采用了随机数种子对随机数加密得到伪随机数对数据明文加密，然而由于得到的伪随机数和随机数种子数目一样多，如果随机数种子数目较少，对随机数加密程度不高，则非法用户仍然可以采用现有方法截获加密的数据明文，并对其进行破解。因此，为了进一步提高安全性，本发明可以动态设置随机数种子，使主芯片在每一次从存储器读取数据时采用的随机数种子都不相同，这样，非法用户就无法采用上次解密截获加密的数据明文的方法在本次对截获的加密数据明文进行解密。

具体地说，就是控制随机数种子动态生成，可以使用密码控制随机数种子值，该密码可以由合法用户在主芯片的种子发生器生成随机数种子时输入，由于随机数种子没有设置在主芯片的种子发生器中，从而使得随机数种子和主芯片产生的随机函数没有直接关系，采用该随机数种子搅动生成的随机数函数生成伪随机数，在非法用户那里就比较难以破解了。

控制随机数种子动态生成，还可以采用主芯片的随机事件电信号，如时钟值作为主芯片的种子发生器产生随机数种子的参数，由于时间和产生的随机数种子之间的相关性，时钟值稍有不同就可以使种子发生器产生的随机数种子不同(如何根据参数由种子发生器产生随机数种子是现有技术)，所以最终搅动同一随机数生成伪随机数是无法重复的。例如，可以将主芯片当前使用的时钟值、按键信号值及鼠标坐标值等产生随机数种子的输入参数，这类信号值是由合法用户人为引起的，并不具有规律性，从而使所产生的随机数种子也不具备规律性，最终生成的伪随机数也没有了规律性，提高了对存储器存储的数据明文加解密的安全性。

在生产主芯片和存储器时，都是配套生产，因此在主芯片中的主芯片随机数产生器和解密模块分别与存储器中的存储器随机数产生器和加密模块相应。为了实现每套产品的差异化，如使不同类型的主芯片厂商生产的产品进行区分，使每套产品生成的随机数不相同，从而使最终生成的伪随机数不相同，可以在生产主芯片和存储器时分别增加编程器，如图2所示，图2为本发明提供的保证存储器存储的数据安全读取的系统实施例二示意图。在图2中增加的存储器编程器对存储器随机数产生器产生的随机数在单周期内进行编程，产生不同的随机数单周期内的序列，增加的主芯片编程器对主芯片产生器产生的随机数在单周期内进行编程。具体地，主芯片编程器和存储器编程器可以单独设置，或者为同一个，它们分别对存储器随机数产生器和主芯片产生器产生的随机数编程相同。对随机数编程相当于给随机数加入设置的参数，使最终得到的随机数有差异，不同产品获得的随机数差异而导致的伪随机数差异与随机数种子的动态变化导致的伪随机数差异不同：随机数种子的动态变化只是使得生成的伪随机数序列的起点不同，在单周期内，该伪随机数并没有变化，比如，该伪随机数在单周期内为1010，则由于随机数种子的动态变化，该伪随机数序列在下一次被使用时可能变为0101；而编程而导致的随机数差异是改变随机函数的参数，使最终得到的伪随机数因为该参数而导致根本性变化，比如，在一套产品中的该伪随机数为1010；而在另一套产品中或经过编程后，得到的伪随机数为1111。

在本发明实施例中，主芯片编程器还可以关闭主芯片随机数产生器，这样，就可以使主芯片不具备解密功能，直接使用。同时，存储器编程器也可以关闭存储器随机产生器，使存储器不具备解密功能，直接使用。通过主芯片编程器和存储器编程器分别对主芯片和存储器的设置，可以使主芯片和存储器分别在加解密模式和普通模式下选择使用。

本发明还提供保证存储器存储的数据安全读取的方法，如图3所示，图3为本发明提供的保证存储器存储的数据安全读取的方法实施例一示意图，其具体步骤为：

步骤301、主芯片要获取存储器存储的数据明文时，产生随机数种子，译码后，发送给存储器；

步骤302、存储器对接收到的随机数种子解密，对自身生成的随机数搅动得到伪随机数，采用伪随机数对存储的数据明文加密后，发送给主芯片；

在本步骤中，对随机数种子的解密方法和在存储器对随机数种子加密的方法相对应，是预先设置好的；

步骤303、主芯片接收存储器发送的加密后的数据明文后，采用随机数种子对自身生成的随机数搅动得到伪随机数，采用主芯片得到的该伪随机数对加密后的数据明文进行解密，得到数据明文；

在本步骤中，采用随机数种子对自身生成的随机数搅动得到伪随机数和存储器的伪随机数相同，具体方法可以采用现有技术；自身生成的随机数方法和存储器的相同，具体生成方法可以采用现有技术。

经过图3的方法，主芯片就可以保证存储器存储的数据安全读取了。

在该方法中，随机数种子数目和籍此生成的伪随机数数目相同，该随机数种子可以动态调整，比如采用随机事件信号来调整。

在该方法中，主芯片和存储器生成的随机数也可以同时通过编程进行参数更改，从而主芯片和存储器生成的随机数被改变，增加生产的不同套产品差异化。

在本发明中，随机数实际上是一串的数字串，这里也可以称为随机数序列。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种保证存储器存储的数据安全读取的系统，其特征在于，包括存储器和主芯片，其中，

主芯片，用于产生随机数种子，对随机数种子译码后，将译码后的随机数种子发送给存储器；采用产生的随机数种子对自身产生的随机数搅动后得到的伪随机数，对从存储器接收的密文解密，得到数据明文；

存储器，用于将从主芯片接收的译码后的随机数种子解码，得到随机数种子，采用得到的随机数种子对自身产生的随机数搅动后得到伪随机数，对存储的数据明文加密后得到密文，发送给主芯片。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主芯片包括主芯片随机数产生器、种子发生器、种子译码器及解密模块，其中，

主芯片随机数产生器，用于产生随机数，并采用种子发生器发送的随机数种子进行搅动后，得到伪随机数，发送给解密模块；

种子发生器，用于产生随机数种子，发送给种子译码器和主芯片随机数产生器；

种子译码器，用于对从种子发生器接收到的随机数种子译码后，发送给存储器；

解密模块，用于将从存储器接收的密文，采用从主芯片随机数产生器接收的伪随机数解密，得到数据明文。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，存储器包括存储器随机数产生器、种子解码器、加密模块及存储区，其中，

存储区，用于存储数据明文；

种子解码器，用于对从主芯片接收的译码后的随机数种子解码得到随机数种子，发送给存储器随机数产生器；

存储器随机数产生器，用于采用从种子解码器接收的随机数种子，对产生的随机数搅动，得到伪随机数，发送给加密模块；

加密模块，用于采用从存储器随机数产生器得到的伪随机数，对存储区中的数据明文加密后，发送给主芯片。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述随机数种子根据随机事件信号动态调整。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主芯片生成的随机数和存储器生成的随机数根据相同的随机数函数产生。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括主芯片编程器，用于对主芯片随机数产生器产生的随机数进行编程，输入不同的参数得到不同的随机数；

所述系统还包括存储器编程器，用于对存储器随机数产生器产生的随机数编程，输入不同的参数得到不同的随机数。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主芯片编程器和存储器编程器单独设置或为同一实体。

8.一种保证存储器存储的数据安全读取的方法，其特征在于，包括：

A、主芯片对产生的随机数种子译码后，发送给存储器；

B、存储器对接收的随机数种子解密，对自身生成的随机数搅动得到伪随机数，采用伪随机数对存储的数据明文加密后，发送给主芯片；

C、主芯片接收存储器发送的加密后的数据密文，采用随机数种子对自身生成的随机数搅动得到伪随机数，采用主芯片得到的该伪随机数对加密后的数据密文进行解密，得到数据明文。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述随机数种子数目和生成的伪随机数数目相同，该随机数种子通过随机事件信号动态调整。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述主芯片和存储器的随机数是由随机数函数得到的，所述随机数函数通过编程同步设定输入参数。

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