CN112507324B - 一种数据及命令安全性分析risc处理器电路及其方法 - Google Patents

一种数据及命令安全性分析risc处理器电路及其方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种数据及命令安全性分析RISC处理器电路及其方法。计算机设备进程每一步的状态切换均经过了RISC处理器电路的上述安全测评，并且安全测评的结果均反映在RISC处理器电路标记栈对应栈位的标记值之中，计算机设备通过从RISC处理器电路取得所述签名后的标记值数组，就可以认证程序进程从启动到Mn的每一步是不是都处于安全的状态，从而保障了安全性，避免了数据、程序在动态的运转过程中衍生不安全的数据和命令，提高了计算机交互过程的安全性能。

Description

一种数据及命令安全性分析RISC处理器电路及其方法
技术领域
本申请涉及芯片技术领域，特别涉及一种数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路及其方法。
背景技术
对于一个计算机设备来说，出于各种功能的需求，与外界必然存在频繁的数据和命令的交互。在这一过程中，也无疑增大了信息安全的风险，计算机设备有可能从外界获得不安全的数据和命令，这些数据和命令可能会突破权限而劫持计算机设备，从计算机设备内部获取保密的信息，也可能导致计算机硬件的异常和损伤，或者空耗计算机的资源实现冗余攻击。
为了避免以上状况，对从外界输入到计算机设备的数据和命令，有必要执行安全认证。目前，安全认证的方式主要是端口级认证以及扫描认证。计算机设备通过有线或者无线端口与外界进行数据和命令交互，因此由计算机设备的安全认证装置对进出端口的数据和命令进行安全认证，确认数据和命令的安全性以及符合权限要求；但是，单纯依靠端口级的认证不能保障计算机设备的安全，例如可以通过大量发送合规的数据和命令向计算机设备发起冗余攻击，直至计算机设备的端口认证瘫痪；而且端口认证也很难覆盖全部的进出端口的数据和命令。扫描认证对连接计算机的外部设备进行全面扫描，但是外部设备上数据、程序都是动态的，扫描合格也难以避免在运转过程中衍生不安全的程序以及产生不安全的数据、命令，扫描外部设备也往往受到各种权限的制约难以做到全面覆盖。
发明内容
基于此，本发明提供了一种数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路及其方法。本发明在计算机设备安装了基于精简指令集合的专用RISC 处理器电路，RISC处理器电路可以与计算机设备的有线或者无线端口进行加密通信；进而，RISC处理器电路还可以将外界输入的数据和命令的状态进行安全测评，将安全测评结果进行加密和存储；进而，当外界需要与计算机设备进行数据、命令的交互时，每次均先要向RISC处理器电路发起安全认证请求，RISC处理器电路根据安全认证请求的请求项，以及安全测评结果，获得并反馈安全认证结果。
本申请公开了以下技术方案。
本申请公开的一种数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路，包括端口适配模块、安全测评专用模块、中断进程模块、安全认证模块；
所述端口适配模块用于与所述计算机设备的设备端口、安全认证模块以及中断进程模块连接；通过所述设备端口输入到计算机设备的外界数据和命令由所述端口适配模块缓存并按照先入先出的顺序并行提供给所述安全认证模块以及中断进程模块；
所述中断进程模块用于中断所述外界数据和命令相关进程的加载运行，并向所述安全认证模块发出将安全认证请求，同时接收所述安全认证模块的安全认证结果，并根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作；
所述安全认证模块响应所述中断进程模块的安全认证请求，分析外界数据和命令，根据安全认证请求的请求项以及从安全测评专用模块获得的安全测评结果，进行安全认证；将安全认证结果提供给所述中断进程模块以及安全测评专用模块；
所述安全测评专用模块用于将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输。
在一种可能的实施方式中，所述安全测评模块用于将计算机设备中任一程序的启动后的全部相关外界数据和命令的安全认证结果加入所述安全测评结果。
在一种可能的实施方式中，所述安全测评模块的加密存储和加密传输由设置在其内的测评接口、签名算法单元实现，所述测评接口用于连接所述安全认证模块进行加密传输；所述签名算法单元用于对安全测评模块的加密传输进行算法签名加密。
在一种可能的实施方式中，所述安全测评模块的加密储存功能由设置在其内的安全测评标记值模块和标记栈模块实现，所述安全测评标记值模块用于记录所述外界数据和命令Mn的安全认证结果是否为通过，所述标记栈模块记录所述外界数据和命令Mn的安全测评标记值序列。
在一种可能的实施方式中，所述中断进程模块中断所述外界数据和命令相关程序的加载运行后，接收所述安全认证模块的安全认证结果，并根据安全认证结果，当安全认证结果通过，则结束中断进程，并将外界数据和命令加载到所述进程；当安全认证未通过，拒绝加载外界数据和命令，并向所述进程反馈安全认证未通过的结果。
本申请公开的一种基于RISC 处理器电路的数据及命令安全性分析方法，包括如下步骤：
S100：将计算机设备程序的进程启动作为起点状态M0，从状态M0开始，每当计算机设备从外界获得一次该进程的数据和命令，则标志着所述进程试图执行一次状态切换；
S200:当所述进程执行状态切换后，中断该进程的加载运行，并发出对所述外界数据和命令的安全认证请求；
S300: 响应所述安全认证请求，分析外界数据和命令，根据安全认证请求的请求项以及安全测评结果，进行安全认证;
S400: 根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作;将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输。
在一种可能的实施方式中，S200关于中断该进程的加载运行具体步骤如下：
S201：所述进程执行一次状态切换时，则插入一个中断进程，中断所述进程对外界数据和命令的加载和运行；
S202：发出对所述外界数据和命令的安全认证请求。
在一种可能的实施方式中，S400根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作，包括：
S401：当安全认证结果通过，则结束中断进程，并将外界数据和命令加载到所述进程；
S402：当安全认证未通过，拒绝加载外界数据和命令，并向所述进程反馈安全认证未通过的结果，并且将安全测评结果中所述进程状态回归状态M0。
在一种可能的实施方式中，S400中将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输的具体步骤如下：
S403：根据所述进程从状态M0到状态Mn所有的安全认证结果通过与否，记录所述进程从状态M0到状态Mn的安全测评标记值。
在一种可能的实施方式中，S300的具体步骤如下：
S301：根据安全认证请求的请求项，确定进程状态Mn下的安全性的认证要求；
S302:提取所述进程的状态Mn下的安全测评标记值序列，然后利用签名算法进行签名；然后发送签名的安全测评标记值序列；
S303：根据所述签名的安全测评标记值序列，以及进程状态Mn下的安全性的认证要求，对所述外界数据和命令进行安全认证，判断是否认证通过。
有益效果
本申请具有如下有益效果：
计算机设备进程每一步的状态切换均经过了RISC 处理器电路的上述安全测评，并且安全测评的结果均反映在RISC 处理器电路标记栈对应栈位的标记值之中，计算机设备通过从RISC 处理器电路取得所述签名后的标记值数组，就可以认证程序进程从启动到Mn的每一步是不是都处于安全的状态，从而保障了安全性，避免了数据、程序在动态的运转过程中衍生不安全的数据和命令，提高了计算机交互过程的安全性能。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本申请，而不能理解为对本申请的保护范围的限制。
图1是数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路的结构框图；
图2是所示RISC处理器电路的安全测评模块具体结构示意图；
图3是一种基于RISC处理器电路的数据及命令安全性分析方法流程图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图1至附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
本发明提供了一种数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路及其方法。本发明在计算机设备安装了基于精简指令集合的专用RISC 处理器电路，RISC处理器电路可以与计算机设备的有线或者无线端口进行加密通信；进而，RISC处理器电路还可以将外界输入的数据和命令的状态进行安全测评，将安全测评结果进行加密和存储；进而，当外界需要与计算机设备进行数据、命令的交互时，每次均先要向RISC处理器电路发起安全认证请求，RISC处理器电路根据安全认证请求的请求项，以及安全测评结果，获得并反馈安全认证结果。
参见图1，本申请公开的一种数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路，本发明的RISC处理器电路是基于精简指令集合的专用数字加解密芯片，用于实现对计算机设备内部运行的进程与外部进行数据、命令交互时，对从外部输入的数据、命令进行安全性分析。
该数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路包括端口适配模块、安全测评专用模块、中断进程模块、安全认证模块。
所述端口适配模块用于与所述计算机设备的设备端口、安全认证模块以及中断进程模块连接；通过所述设备端口输入到计算机设备的外界数据和命令由所述端口适配模块缓存并按照先入先出的顺序并行提供给所述安全认证模块以及中断进程模块。
所述中断进程模块用于中断所述外界数据和命令相关进程的加载运行，并向所述安全认证模块发出将安全认证请求，同时接收所述安全认证模块的安全认证结果，并根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作。具体来说，计算机设备的程序以每次自身进程启动作为起点状态M0，从状态M0开始，每当该进程试图加载外界的数据和命令，则标志着该进程试图执行一次状态切换，即从M0切换至M1、从M2切换至M3等。每当进程希望进行状态切换，则所述中断进程模块中断所述外界数据和命令相关进程的加载运行后，等待接收所述安全认证模块的安全认证结果，并根据安全认证结果，当安全认证结果通过，则结束中断进程，并将外界数据和命令加载到所述进程；当安全认证未通过，拒绝加载外界数据和命令，并向所述进程反馈安全认证未通过的结果。
所述安全认证模块响应所述中断进程模块的安全认证请求，分析外界数据和命令，根据安全认证请求的请求项以及从安全测评专用模块获得的安全测评结果，进行安全认证；将安全认证结果提供给所述中断进程模块以及安全测评专用模块。具体来说，所述安全认证模块根据安全认证请求的请求项，确定当前的进程状态Mn下的安全性的认证要求；并且，从所述安全测评专用模块获得所述进程的状态Mn下的安全测评标记值序列，根据所述签名的安全测评标记值序列，以及进程状态Mn下的安全性的认证要求，对所述外界数据和命令进行安全认证，判断是否认证通过。
所述安全测评专用模块用于将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输。所述安全测评模块用于将计算机设备中任一程序的启动后的全部相关外界数据和命令的安全认证结果加入所述安全测评结果。如图2，安全测评模块的加密储存功能由设置在其内的安全测评标记值模块和标记栈模块实现，所述安全测评标记值模块用于记录所述外界数据和命令Mn的安全认证结果是否为通过，所述标记栈模块记录所述外界数据和命令Mn的安全测评标记值序列。从而，安全测评标记值模块用于记录所述进程的当前状态Mn的安全认证结果是否通过，通过记录为1，未通过记录为0，所述标记栈模块记录所述进程自状态M0至状态Mn的每个状态的安全测评标记值形成的安全测评标记值序列。如图2所示，所述安全测评模块的加密存储和加密传输由设置在其内的测评接口、签名算法单元实现，所述测评接口用于连接所述安全认证模块进行加密传输；所述签名算法单元用于对安全测评模块的加密传输进行算法签名加密。
如图3所示，本发明进而提供了一种基于RISC 处理器电路的数据及命令安全性分析方法，包括如下步骤：
S100：将计算机设备程序的进程启动作为起点状态M0，从状态M0开始，每当计算机设备从外界获得一次该进程的数据和命令，则标志着所述进程试图执行一次状态切换。
S200:当所述进程执行状态切换后，中断该进程的加载运行，并发出对所述外界数据和命令的安全认证请求。S200关于中断该进程的加载运行具体步骤如下：S201：所述进程执行一次状态切换时，则插入一个中断进程，中断所述进程对外界数据和命令的加载和运行；S202：发出对所述外界数据和命令的安全认证请求。
S300: 响应所述安全认证请求，分析外界数据和命令，根据安全认证请求的请求项以及安全测评结果，进行安全认证。S300的具体过程包括：S301：根据安全认证请求的请求项，确定进程状态Mn下的安全性的认证要求；S302:提取所述进程的状态Mn下的安全测评标记值序列，然后利用签名算法进行签名；然后发送签名的安全测评标记值序列；S303：根据所述签名的安全测评标记值序列，以及进程状态Mn下的安全性的认证要求，对所述外界数据和命令进行安全认证，判断是否认证通过。
S400: 根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作;将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输。S400根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作，包括：S401：当安全认证结果通过，则结束中断进程，并将外界数据和命令加载到所述进程；S402：当安全认证未通过，拒绝加载外界数据和命令，并向所述进程反馈安全认证未通过的结果，并且将安全测评结果中所述进程状态回归状态M0。S400中将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输的具体步骤如下：S403：根据所述进程从状态M0到状态Mn所有的安全认证结果通过与否，记录所述进程从状态M0到状态Mn的安全测评标记值。
本发明中，计算机设备进程每一步的状态切换均经过了RISC 处理器电路的上述安全测评，并且安全测评的结果均反映在RISC 处理器电路标记栈对应栈位的标记值之中，计算机设备通过从RISC 处理器电路取得所述签名后的标记值数组，就可以认证程序进程从启动到Mn的每一步是不是都处于安全的状态，从而保障了安全性，避免了数据、程序在动态的运转过程中衍生不安全的数据和命令，提高了计算机交互过程的安全性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路，其特征在于，包括端口适配模块、安全测评专用模块、中断进程模块、安全认证模块；
所述端口适配模块用于与计算机设备的设备端口、安全认证模块以及中断进程模块连接；通过所述设备端口输入到计算机设备的外界数据和命令由所述端口适配模块缓存并按照先入先出的顺序并行提供给所述安全认证模块以及中断进程模块；
所述中断进程模块用于中断所述外界数据和命令相关进程的加载运行，并向所述安全认证模块发出将安全认证请求，同时接收所述安全认证模块的安全认证结果，并根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作；
所述安全认证模块响应所述中断进程模块的安全认证请求，分析外界数据和命令，根据安全认证请求的请求项以及从安全测评专用模块获得的安全测评结果，进行安全认证；将安全认证结果提供给所述中断进程模块以及安全测评专用模块；所述安全认证模块根据安全认证请求的请求项，确定当前的进程状态Mn下的安全性的认证要求；并且，从所述安全测评专用模块获得所述进程的状态Mn下的安全测评标记值序列，根据签名的安全测评标记值序列，以及进程状态Mn下的安全性的认证要求，对所述外界数据和命令进行安全认证，判断是否认证通过；
所述安全测评专用模块用于将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输；所述安全测评专用模块的加密存储和加密传输由设置在其内的测评接口、签名算法单元实现，所述测评接口用于连接所述安全认证模块进行加密传输；所述签名算法单元用于对安全测评专用模块的加密传输进行算法签名加密；所述安全测评专用模块的加密储存功能由设置在其内的安全测评标记值模块和标记栈模块实现，所述安全测评标记值模块用于记录所述外界数据和命令Mn的安全认证结果是否为通过，所述标记栈模块记录所述进程自状态M0至状态Mn的每个状态的安全测评标记值形成的安全测评标记值序列。
2.根据权利要求1所述的数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路，其特征在于，所述安全测评专用模块用于将计算机设备中任一程序的启动后的全部相关外界数据和命令的安全认证结果加入所述安全测评结果。
3.根据权利要求2所述的数据及命令安全性分析 RISC 处理器电路，其特征在于，所述中断进程模块中断所述外界数据和命令相关程序的加载运行后，接收所述安全认证模块的安全认证结果，并根据安全认证结果，当安全认证结果通过，则结束中断进程，并将外界数据和命令加载到所述进程；当安全认证未通过，拒绝加载外界数据和命令，并向所述进程反馈安全认证未通过的结果。
4.一种数据及命令安全性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100：将计算机设备程序的进程启动作为起点状态M0，从状态M0开始，每当计算机设备从外界获得一次该进程的数据和命令，则标志着所述进程试图执行一次状态切换；
S200:当所述进程执行状态切换后，中断该进程的加载运行，并发出对外界数据和命令的安全认证请求；
S300: 响应所述安全认证请求，分析外界数据和命令，根据安全认证请求的请求项以及安全测评结果，进行安全认证; S300的具体步骤如下：S301：根据安全认证请求的请求项，确定进程状态Mn下的安全性的认证要求；S302:提取所述进程的状态Mn下的安全测评标记值序列，然后利用签名算法进行签名；然后发送签名的安全测评标记值序列；S303：根据所述签名的安全测评标记值序列，以及进程状态Mn下的安全性的认证要求，对所述外界数据和命令进行安全认证，判断是否认证通过；
S400: 根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作;将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输；其中，S400中将安全认证结果加入安全测评结果，并对安全测评结果进行加密存储和加密传输的具体步骤如下：根据所述进程从状态M0到状态Mn所有的安全认证结果通过与否，记录所述进程从状态M0到状态Mn的安全测评标记值。
5.根据权利要求4所述的数据及命令安全性分析方法，其特征在于，S200关于中断该进程的加载运行具体步骤如下：
S201：所述进程执行一次状态切换时，则插入一个中断进程，中断所述进程对外界数据和命令的加载和运行；
S202：发出对所述外界数据和命令的安全认证请求。
6.根据权利要求5所述的数据及命令安全性分析方法，其特征在于，S400根据安全认证结果，执行结束中断进程并加载外界数据和命令的操作，或者拒绝加载外界数据和命令的操作，包括：
S401：当安全认证结果通过，则结束中断进程，并将外界数据和命令加载到所述进程；
S402：当安全认证未通过，拒绝加载外界数据和命令，并向所述进程反馈安全认证未通过的结果，并且将安全测评结果中所述进程状态回归状态M0。
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Application publication date: 20210316

Assignee: Hangzhou Weiming Information Technology Co.,Ltd.

Assignor: Zhejiang core Gravity Technology Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021330000325

Denomination of invention: RISC processor circuit for data and command security analysis and its method

Granted publication date: 20210604

License type: Common License

Record date: 20210927

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
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Application publication date: 20210316

Assignee: Shenzhen Anrui Microelectronics Technology Co.,Ltd.

Assignor: Zhejiang core Gravity Technology Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023980033320

Denomination of invention: A Data and Command Security Analysis RISC Processor Circuit and Its Method

Granted publication date: 20210604

License type: Common License

Record date: 20230308

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