CN107908980B - 一种存储器数据加密保护的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种存储器数据加密保护的实现方法，该方法存储器首先需要开辟一个用户配置区，配置随机种子，并设置随机序列模块，然后将原始数据经过随机序列模块处理，使得原始数据保存到存储器的地址变成随机地址；将原始数据会经过随机序列模块处理，使得原始数据变成随机数据。本发明实现了存储器数据的高度加密保护的目的，提高用户数据的安全性，提高芯片的可靠性，同时此方案实现简单方便，面积功耗小。

Description

一种存储器数据加密保护的实现方法
技术领域
本发明属于数据存储技术领域，特别涉及芯片的数据存储方法。
背景技术
在的芯片应用中，芯片存储器数据普遍都集成了客户应用程序，或者存储了用户的数据资料，这些数据可能涉及到隐私安全等问题，特别是金融，通信，社保等行业，那么存储器数据的安全性就必须要得到保证。不仅要在正常应用环境下保证数据安全，尤其在受到恶意攻击时也要保证数据的安全性，不能让破解者获取到用户隐私数据以及客户应用程序，造成信息泄漏的风险。
专利申请200910081928.6则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。在该申请中，存储器对即将输出的数据跟随机数逻辑运算后进行加密，然后芯片在使用相同的随机数对接收到的数据进行解密。该随机种子是通过算法产生的，仍然存在破解的可能，加密性能不是很高。
发明内容
基于此，因此本发明的首要目地是提供一种存储器数据加密保护的实现方法，该方法在输入数据之前就先进行了加密，然后会根据地址的随机，随机写到存储器中，输出数据之后再解密，用户获取数据，能够提高存储器数据安全性，避免用户数据被盗取。
本发明的另一个目地在于提供一种存储器数据加密保护的实现方法，该方法实现简单，开发周期短，可靠性高，不易被破解。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种存储器数据加密保护的实现方法，其特征在于该方法存储器首先需要开辟一个用户配置区，配置随机种子，并设置随机序列模块，然后将原始数据经过随机序列模块处理，使得原始数据保存到存储器的地址变成随机地址；将原始数据会经过随机序列模块处理，使得原始数据变成随机数据。
所述随机种子由存储器开辟的一个用户配置存储区决定，芯片上电自动加载。
进一步，随机种子在用户出厂时配置，可实现每个芯片的随机种子不一样，更加提高了芯片存储器数据的安全性。
所述随机序列模块使用m序列移位寄存器实现，m序列是由带线性反馈移位寄存器产生的周期最长的一种序列，实现比较简单。
所述原始数据可为烧写器烧录时数据、CPU写入存储器数据、外部通信所需存储数据，上述的数据都可以进行此方式进行加密操作。
进一步，所述随机种子设置为32位，加密效果更高；同时需要在芯片上电之后自动加载随机种子，然后传导到随机序列模块，作为它的种子，为后续数据随机化使用。一共三组随机种子，每组为2个随机种子，rand_addr1，rand_data1，rand_addr2，rand_data2，rand_addr3，rand_data3。
更进一步，用户的原始数据地址经过随机种子为rand_addrx(x＝1,2,3)的随机序列模块，产生随机化数据地址；用户的原始数据经过随机种子为rand_datax(x＝1,2,3)的随机序列模块，产生随机化数据；在数据地址和数据都进行随机化后，结合一起，把数据按照地址烧写到存储器中。
更进一步，通过烧写器烧写数据到存储器时，所以在烧写阶段，随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝1)，经过上述步骤实现存储器数据加密操作。
更进一步，在CPU读取存储器数据来运行指令时，随机种子匹配的是rand_addrx,rand_datax(x＝1)。
更进一步，用户程序运行过程中产生的数据保存阶段，随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝2)。
更进一步，外部通信数据保存阶段，随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝3)。
本发明将用户即芯片原始数据存储的地址和原始数据进行随机处理，那么原始数据就会变成随机数据保存到存储器的随机位置，相关数据存储完全随机，地址也随机，达到高度加密的效果，外部完全单独破解不了存储器的数据，保证了存储器数据的加密性。
本发明既实现了存储器数据的高度加密保护的目的，提高用户数据的安全性，解决用户担心数据被盗问题，提高芯片的可靠性，芯片出货量得到保障，同时此方案实现简单方便，面积功耗小，大部分芯片厂商都能普及使用。
附图说明
图1是本发明所实施的流程图。
图2是本发明所实施的结构框图。
图3是本发明所实施的具体应用实例。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1、图2所示，为本发明所实现的存储器数据加密保护的实现方法，图中所示。存储器首先需要开辟一个用户配置区，配置随机种子。
S101、实现随机序列模块，使用移位寄存器序列(m序列)，如选择m序列本原多项式x^24+x^7+x^2+x+1。
S102、设计用户配置区的随机种子。设置随机种子为32位，加密效果更高。同时需要在芯片上电之后自动加载随机种子，然后传导到随机序列模块，作为它的种子，为后续数据随机化使用。一共三组随机种子，每组为2个随机种子，rand_addr1，rand_data1，rand_addr2，rand_data2，rand_addr3，rand_data3。
S103、用户的原始数据地址经过随机种子为rand_addrx(x＝1,2,3)的随机序列模块，产生随机化数据地址。
S104、用户的原始数据经过随机种子为rand_datax(x＝1,2,3)的随机序列模块，产生随机化数据。
S105、在数据地址和数据都进行随机化后，结合一起，把数据按照地址烧写到存储器中。
S106、用户程序数据一般会通过烧写器烧写数据到存储器。所以在烧写阶段，随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝1)，经过S103，S104，S105步骤实现存储器数据加密操作。
S107、用户程序运行阶段，因为CPU读取存储器数据，来运行指令时，存储器数据也会经过随机序列模块，随机种子匹配的是rand_addrx,rand_datax(x＝1)，那么CPU获取的数据就是用户的原始数据，保证了正常程序运行。
S108、用户程序运行过程中产生的数据保存阶段。用户程序运行过程中，会有一些关键数据，需要保存到存储器。在这一个过程中，同样经过S103，S104，S105步骤，实现存储器数据加密操作，从而再烧写到存储器中，随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝2)。
S109、外部通信数据保存阶段。用户程序运行过程中，外部通信可能会有一些关键数据或者相关用户配置信息数据(如身份证信息等)，需要保存到存储器。在这一个过程中，同样经过S103，S104，S105步骤，实现存储器数据加密操作，从而再烧写到存储器中，随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝3)。
以上步骤实现之后，可实现存储器数据全面高度加密保护的作用。不管用户程序数据，程序运行所需保存的信息，外部通信所需保存的安全信息，都可以进行随机化处理，使得存储器数据达到高度加密保护，同时在数据读出时，也不影响原始数据的准确性。
资源问题：(1)用户配置区可设置为6个地址，地址位宽32位，配置随机种子所需。(2)随机序列模块大约1000门，一共6个随机序列模块。总的而言，资源消耗并不多，而且实现简单，可靠性高。
假如随机种子为32’haaaa5555，原始数据为16’haa55，数据地址16’h0001，那么经过随机序列，则可能会得到随机数数据16’h55aa，随机数据地址16’h0055，那么存储数据到存储器就为地址16’h0055＝16’hxxxx，当存储器数据输出时，也会按照固定的随机种子得到的随机地址＝16’h0055，那么数据就为16’h55aa。这样就实现了存储器存储的数据都是乱序的随机的，没有按照固定的顺序，破解者无法直接盗取存储器的数据，即使在芯片运行过程中，也无法获取相关的规律，盗取数据，达到存储器数据加密保护作用。
一个具体的应用如图3所示。
因此，本发明将用户即芯片原始数据存储的地址进行随机处理，存储的数据也会经过随机处理，那么原始数据就会变成随机数据保存到存储器的随机位置，这些随机位置是可控的，因为随机处理会有随机种子，这样当用户即芯片读取数据或者芯片CPU读取数据时，也会经过随机序列模块，使得获取的数据还是原始的数据，达到在正常工作环境下保证了存储器数据的加密性。
本发明既实现了存储器数据的高度加密保护的目的，提高用户数据的安全性，解决用户担心数据被盗问题，提高芯片的可靠性，芯片出货量得到保障，同时此方案实现简单方便，面积功耗小，大部分芯片厂商都能普及使用。
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 (7)

1.一种存储器数据加密保护的实现方法，其特征在于该方法存储器首先需要开辟一个用户配置区，配置随机种子，并设置随机序列模块，然后将原始数据经过随机序列模块处理，使得原始数据保存到存储器的地址变成随机地址；将原始数据会经过随机序列模块处理，使得原始数据变成随机数据；
所述随机种子设置为32位，同时需要在芯片上电之后自动加载随机种子，然后传导到随机序列模块，作为它的种子，为后续数据随机化使用；所述随机种子一共有三组，每组为2个随机种子，rand_addr1，rand_data1，rand_addr2，rand_data2，rand_addr3，rand_data3；
用户的原始数据地址经过随机种子为rand_addrx(x＝1,2,3)的随机序列模块，产生随机化数据地址；用户的原始数据经过随机种子为rand_datax(x＝1,2,3)的随机序列模块，产生随机化数据；在数据地址和数据都进行随机化后，结合一起，把数据按照地址烧写到存储器中。
2.如权利要求1所述的存储器数据加密保护的实现方法，其特征在于所述随机种子在用户出厂时配置，可实现每个芯片的随机种子不一样。
3.如权利要求1所述的存储器数据加密保护的实现方法，其特征在于所述随机序列模块使用m序列移位寄存器实现。
4.如权利要求1所述的存储器数据加密保护的实现方法，其特征在于通过烧写器烧写数据到存储器时，烧写阶段的随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝1)，经过上述步骤实现存储器数据加密操作。
5.如权利要求1所述的存储器数据加密保护的实现方法，其特征在于在CPU读取存储器数据来运行指令时，随机种子匹配的是rand_addrx,rand_datax(x＝1)。
6.如权利要求1所述的存储器数据加密保护的实现方法，其特征在于用户程序运行过程中产生的数据保存阶段，随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝2)。
7.如权利要求1所述的存储器数据加密保护的实现方法，其特征在于外部通信数据保存阶段，随机种子为rand_addrx,rand_datax(x＝3)。
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