JP2003209543A - セキュア・セッションを確立する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セキュリティ・コプロセッサのためのインタ
ーフェースを提供すること。 【解決手段】 セキュリティ・オペレーションを処理す
る方法と装置である。プロセッサは、セキュリティ・オ
ペレーションに対するいくつかの要求を処理するいくつ
かの実行ユニットを含む。これらの実行ユニットは、い
くつかの要求の結果を、その要求に格納されているポイ
ンタに基づいて、遠隔メモリ内の要求に関連する出力デ
ータ構造に出力する。この実行ユニットは、要求待ち行
列内の要求の順番とは異なる順番で結果を出力すること
ができる。プロセッサは実行ユニットに結合されている
要求ユニットも含む。要求ユニットは、要求の一部を遠
隔メモリ内の要求待ち行列から取り出し、要求の一部に
対する関連する入力データ構造を遠隔メモリから取り出
す。さらに、要求ユニットは、取り出した要求を実行ユ
ニットによる処理の可用性に基づいていくつかの実行ユ
ニットに分配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は処理の分野に関す
る。より詳細には、本発明はセキュリティ・コプロセッ
サのためのインターフェースに関する。

【０００２】

【従来の技術】通信ネットワークおよびそのネットワー
クを使用するユーザの数は増加し続けている。さらに、
インターネットを介したＢ２ＢおよびＢ２Ｃに関するオ
ンライン販売も普及し続けている。また、在宅勤務者数
も増加し続けている。オンライン販売と在宅勤務のどち
らも、異なる通信ネットワークを通して送信している間
に保護される必要のある個人データおよび機密データを
典型的に伴う通信ネットワークを使用した例である。

【０００３】したがって、セキュリティ・プロトコル
（例えば、トランスポート・レイヤ・セキュリティ（Ｔ
ＬＳ）、セキュア・ソケット・レイヤ（ＳＳＬ）３．
０、インターネット・プロトコル・セキュリティ（ＩＰ
Ｓｅｃ）等）は、遠隔システム間でのセキュア・セッシ
ョンを確立するために発展してきた。これらのセキュリ
ティ・プロトコルは、遠隔システムがメッセージ交換お
よび計算によってセキュア・セッションを確立する方法
を提供し、それによって、異なる通信ネットワークを横
断して送信される機密データを安全に、かつ改ざんされ
ずに保つことができる。

【０００４】図１は、セキュア・セッションを確立する
ための２相によるクライアント／サーバ交換を示す。第
１の相１０５であるセキュリティ・ネゴシエーション相
では、ネットワーク要素１０１（クライアント）とネッ
トワーク要素１０３（サーバ）とは、２つのネットワー
ク要素１０１と１０３の間でセキュリティをネゴシエー
ションするためにメッセージを交換する。セキュリティ
のネゴシエーションには、２つのネットワーク要素１０
１と１０３が使用すべきアルゴリズム（例えば、ハッシ
ング・アルゴリズム、暗号化アルゴリズム、圧縮アルゴ
リズム等）を決定することが含まれる。第２の相１０７
であるキー交換相では、ネットワーク要素１０１と１０
３はキー情報を交換する。第２の相１０７は、選択した
公開キーアルゴリズムおよび受け取ったメッセージの認
証に基づいてメッセージを交換するネットワーク要素１
０１と１０３とを含んでいる。これら２相の特定の基本
的なタスクは様々なセキュリティ・プロトコルによって
異なるが、セキュア・セッションを確立するための基本
的なタスクは、メッセージの受信、メッセージの送信、
キーの生成、シークレットの生成、データのハッシン
グ、データの暗号化、データの暗号解読、および乱数の
計算を含むことができる。

【０００５】セキュア・セッションを確立するためのタ
スクの実行はプロセッサ集中である。ネットワーク要素
に対してホスト・プロセッサとして動作する汎用プロセ
ッサは、これらのタスクを実行する場合、それらのタス
クのために資源が消費されるのでネットワーク要素のシ
ステム・パフォーマンスは損なわれることになる。不満
足なシステム・パフォーマンスの結果は、ネットワーク
要素の機能によって（例えば、ルーティング、スイッチ
ング、サービス、ネットワーク接続された格納装置の管
理等）様々な方法でネットワークおよびユーザに影響を
与える。

【０００６】ホスト・プロセッサから一部のタスクの負
荷を軽減するためにコプロセッサが開発された。ホスト
・プロセッサのための特定の基本タスク（例えば、デー
タのハッシュ）を実行するために、いくつかのコプロセ
ッサが開発された。タスク特有のコプロセッサを追加し
ても、大量のセキュア・セッションを確立するタスクの
負荷はホスト・プロセッサから軽減されない。一代替形
態は、それぞれが異なるタスクを実行する複数のコプロ
セッサをネットワークに追加することである。このよう
な代替形態は、物理的な制約（例えば、カードを結合す
るためのスロット数）によって制限を受けるものであ
り、ホスト・プロセッサと複数のコプロセッサの間での
複数の通信による問題を生じる。

【０００７】セキュア・セッションを確立するために要
求される複数のタスクを実行するために他のコプロセッ
サが開発された。コプロセッサが暗号オペレーション
（例えば、暗号化または暗号解読）、キー・マテリアル
生成オペレーション、およびハッシュ・オペレーション
を実行することができると仮定する。例えば、サーバ
が、ＳＳＬ３．０セッションを確立するための要求を受
け取ったと仮定する。サーバは、クライアントから受け
取ったプリ・マスター・シークレットを暗号解読するた
めにコプロセッサを呼び出す必要がある。マスター・シ
ークレットおよびキー・マテリアルを生成するために、
ホスト・プロセッサはコプロセッサを２０回（ハッシュ
・オペレーションにつき１回ずつ）呼び出す必要があ
る。単一のセキュア・セッションの確立の始めに、ホス
ト・プロセッサは複数タスクのコプロセッサを２１回呼
び出した。この例で説明したように、複数タスクを実行
することができるコプロセッサは、ホスト・プロセッサ
とコプロセッサの間における複数の通信の資源消費の問
題は解決しない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらのコプロセッサ
を追加したにもかかわらず、セキュア・セッションの確
立に伴い依然として大量の資源が消費される。セキュア
・セッションの確立は、ホスト・プロセッサと、１つの
複数タスク・コプロセッサまたは複数の単一タスク・コ
プロセッサの間の複数の通信によって生じる待ち時間に
よって損なわれる危険性がある。ＣＰＵとコプロセッサ
間の複数の通信は、システム資源（例えば、バス資源、
メモリ資源、クロック周期等）を消費する。システムに
対する影響には、１）提供できるセキュア・セッション
の数、２）システムが維持できる並行したセキュア・セ
ッションの数が含まれる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】セキュリティ・オペレー
ションを処理する方法および装置について説明する。一
実施態様では、プロセッサには、セキュリティ・オペレ
ーションに対するいくつかの要求を処理するいくつかの
実行ユニットが含まれる。いくつかの実行ユニットは、
いくつかの要求に格納されているポインタに基づいて、
遠隔メモリ内のいくつかの要求に関するいくつかの出力
データ構造に対して、いくつかの要求の結果を出力する
ためのものである。いくつかの実行ユニットは、要求待
ち行列内の要求の順番とは異なる順番で結果を出力する
ことができる。プロセッサは、いくつかの実行ユニット
に結合されている要求ユニットも含む。要求ユニット
は、遠隔メモリ内の要求待ち行列からいくつかの要求の
一部を取り出し、また、遠隔メモリからいくつかの要求
の一部に対する関連付けられた入力データ構造を取り出
すためのものである。さらに、要求ユニットは、いくつ
かの実行ユニットによる処理の可用性に基づいて、取り
出した要求をいくつかの実行ユニットに分配する。

【００１０】一実施態様は、ホスト・プロセッサ上で実
行される方法である。この方法は、ホスト・メモリ内の
要求待ち行列内のセキュリティ・オペレーションに対す
るいくつかの要求を格納することを含むが、このいくつ
かの要求は要求待ち行列内の順番通りである。この方法
は、セキュリティ・オペレーションに対するいくつかの
要求に関係するデータを、ホスト・メモリ内のいくつか
の入力データ構造に格納することを含む。この方法は、
さらにホスト・メモリ内のいくつかの出力データ構造を
割り振ることを含み、コプロセッサはセキュリティ・オ
ペレーションに対するいくつかの要求の結果をいくつか
の出力データ構造に書き込むためのものである。コプロ
セッサは、要求待ち行列内の順番とは異なる順番で結果
を書き込むことができる。さらに、いくつかの要求のそ
れぞれに対して、ホスト・プロセッサ上で実行するため
のスレッドが割り当てられるが、このスレッドは関連付
けられた要求に関して出力データ構造に格納されている
完了コードの値を定期的に確認する。この完了コード
は、その要求がコプロセッサによって完了したことを示
している。

【００１１】一実施態様では、方法は、要求ユニットに
よってホスト・メモリからセキュリティ・オペレーショ
ンに対するいくつかの要求を取り出すことを含むが、こ
のいくつかの要求はホスト・メモリ内の順番通りであ
る。方法は、要求ユニットによってセキュリティ・オペ
レーションに対するいくつかの要求をいくつかの実行ユ
ニットに分配することも含む。この分配は、いくつかの
実行ユニットの可用性に基づいている。さらに、この方
法は、いくつかの実行ユニットによってセキュリティ・
オペレーションに対するいくつかの要求を処理すること
も含む。この方法は、ホスト・メモリ内の位置にセキュ
リティ・オペレーションに対するいくつかの要求の結果
を出力することを含むが、結果を出力する順番は、ホス
ト・メモリ内の要求の順番とは異なってもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、これらの実
施形態を説明する以下の記述と添付の図面を参照するこ
とによって最もよく理解することができるであろう。本
明細書に含まれる図面に対する付番方式では、図面内の
所与の要素に対する先頭の番号を図面番号に関連付けて
いる。例えば、ホスト・プロセッサ２０２は図２にある
はずである。しかし、異なる図面でも同一の要素に対し
ては同一の要素番号が付番されている。

【００１３】セキュリティ・オペレーションを処理する
方法および装置を説明する。以下の説明では、本発明の
完全な理解を実現するために数多くの特定の細部が記述
されている。しかし、本発明はこれら特定の細部なくし
ても実施することができることを理解されよう。また、
本発明を不明瞭にすることを避けるため、周知の回路、
構造および技術は示さない。記述した本発明の実施形態
はＳＳＬ３．０プロトコルを引用しているが、代替形態
は、ＩＰＳｅｃ、ＴＬＳ等の他のセキュリティ・プロト
コルに適用することができる。

【００１４】本明細書では、「セキュリティ・オペレー
ション」という用語は、基本的なセキュリティ・オペレ
ーションであっても、マクロ・セキュリティ・オペレー
ションであってもよい。基本的なセキュリティ・オペレ
ーションは、暗号解読オペレーション、暗号化オペレー
ション、ハッシュ・オペレーション、または値（例え
ば、シークレット、キー・マテリアル等）を生成するた
めの一群の算術オペレーションであってよい。マクロ・
セキュリティ・オペレーションは一群の基本的オペレー
ションである。

【００１５】概要 本発明の一形態は、ホスト・プロセッサとセキュリティ
・コプロセッサの間でのタスクと結果の通信であり、コ
プロセッサは複数の実行ユニットを有する。本発明の別
の形態はタスクのタイプである。具体的には、コプロセ
ッサが複数の実行ユニットを有する場合に、ホスト・プ
ロセッサがセキュリティ・コプロセッサに転送すること
のできるマクロ・セキュリティ・オペレーションであ
る。これらの２つの形態は共に使用することができる。
例えば、一実施形態では、複数の実行ユニットを有する
セキュリティ・コプロセッサは要求を受け取って、連続
したフロー機構によって結果を供給する。受け取った要
求は相互から独立して扱われ、複数の実行ユニットの使
用可能な１つに順番通りに分配されるが、これらの要求
はマクロ・セキュリティ・オペレーションである場合が
あり、完了するのに異なる時間を要する場合があり、順
不同に完了され／戻される場合がある。これら２つの形
態を共に使用することができるが、これらは相互に依存
してはいない。すなわち、マクロ・セキュリティ・オペ
レーションは、ホスト・プロセッサとセキュリティ・コ
プロセッサの間でタスクおよび結果を通信するための異
なる（例えば、従来技術による）技術と共に使用するこ
とができ、また、この逆も可能である。

【００１６】システムの説明 図２は、本発明の実施形態による、セキュリティ・オペ
レーションを処理するシステムを示すブロック図であ
る。図２には、ホスト・プロセッサ２０２、ホスト・メ
モリ２０４、コプロセッサ２１２、および要求処理ユニ
ット２３４が含まれる。ホスト・プロセッサ２０２、ホ
スト・メモリ２０４、およびコプロセッサ２１２はシス
テム・バス２１０に結合されている。さらに、ホスト・
プロセッサ２０２、ホスト・メモリ２０４、および要求
処理ユニット２３４は相互接続されている。一実施形態
では、要求処理ユニット２３４は、ホスト・メモリ２０
４および／またはプロセッサ２０２に常駐することがで
き、ホスト・プロセッサ２０２内で実行することができ
るプロセスまたはタスクでよい。例えば、要求処理ユニ
ット２３４は、ホスト・プロセッサによって実行される
コプロセッサからのドライバでよいが、このドライバは
ＯｐｅｎＳＳＬとインターフェースをとる。しかし、本
発明の実施形態はこのように限定されるものではなく、
要求処理ユニット２３４は記述された処理を実行する様
々なタイプのハードウェア（例えばデジタル論理）であ
ってよい。

【００１７】ホスト・メモリ２０４は要求待ち行列２０
６、入力データ２０８Ａ〜２０８Ｉ、および出力データ
２０９Ａ〜２０９Ｉを格納する。要求待ち行列２０６
は、待ち行列の観点で示され、記述される。しかし、本
発明の実施形態はこのように限定されるものではなく、
要求待ち行列２０６はコプロセッサ２１２に送信される
べき要求を格納するための他のどのようなタイプのデー
タ構造であってもよいが、これについては以下でより詳
細に説明する。一実施形態では、要求待ち行列２０６は
巡回待ち行列（リング・バッファ）である。一実施形態
では、要求待ち行列２０６への書込ポインタは要求処理
ユニット２３４によって維持され、要求待ち行列２０６
への読取ポインタはコプロセッサ２１２の要求ユニット
２１４によって維持される。したがって、要求処理ユニ
ット２３４は、要求待ち行列２０６に要求を格納すると
きにその書込ポインタを増分し、要求ユニット２１４
は、要求待ち行列２０６から要求を抽出するとき、また
は取り出すときにその読取ポインタを減分する。

【００１８】さらに、入力データ２０８Ａ〜２０８Ｉと
出力データ２０９Ａ〜２０９Ｉは表に示すようなデータ
構造であるが、このようなデータは、オブジェクト指向
環境のデータ・オブジェクトなど他のタイプのデータ構
造でも格納することができる。一実施形態では、入力デ
ータ２０８Ａ〜２０８Ｉはホスト・メモリ２０４に連続
して格納される。したがって、コプロセッサ２１２内の
要求ユニット２１４は、１つの直接メモリ・アクセス
（ＤＭＡ）読取オペレーションを使用して複数の要求全
体から入力データを抽出することができるが、これにつ
いては以下でより詳細に説明する。

【００１９】要求処理ユニット２３４によって要求待ち
行列２０６に挿入された要求は、要求のサイズに制約が
あるため、オペレーション・コードなどの命令、操作さ
れるべきデータ、および要求待ち行列２０６内の要求に
入れられないデータ（要求に関係する）を格納するホス
ト・メモリ２０４内の他の位置へのポインタを含むこと
ができる。特に、要求待ち行列２０６内の要求は、入力
データ２０８Ａ〜２０８Ｉの１つを指すことができる。
一実施形態では、これらの要求は３２バイトのサイズで
ある。要求のタイプは、図３から図８に関して以下で説
明するマクロ・セキュリティ・オペレーションを含め
て、異なるセキュリティ・オペレーションを含むことが
できる。さらに、このようなセキュリティ・オペレーシ
ョンは、限定はしないが、（１）乱数を生成するための
要求、（２）素数を生成するための要求、（３）モジュ
ーラ演算を実行するための要求、（４）ハッシュ・オペ
レーションを実行するための要求、（５）暗号化／暗号
解読のためのキーを生成するための要求、（６）ハッシ
ュ・メッセージ認証コード（Ｈ−ＭＡＣ）オペレーショ
ンを実行するための要求、（７）ハンドシェーク・ハッ
シュ・オペレーションを実行するための要求、および
（８）終了／検証オペレーションを実行するための要求
を含むことができる。

【００２０】図３は、本発明の実施形態による、コプロ
セッサ２１２による処理のための要求形式の一例を示
す。具体的には、図３は、オペレーション・コード３０
２、サイズ３０４、パラメータ３０６、データ長３０
８、データ・ポインタ３１０、および結果ポインタ３１
２を含む要求形式３００を示す。オペレーション・コー
ド３０２は、ハッシング、モジューラ演算等のためのｏ
ｐ−ｃｏｄｅなどのコプロセッサ２１２によって実行さ
れるべき異なるセキュリティ・オペレーションを識別す
るｏｐ−ｃｏｄｅを含む。サイズ３０４は、オペレーシ
ョンのタイプに応じて、そのオペレーションに関係する
様々なデータに対してサイズを定義することができる。
例えば、モジューラ演算オペレーションに関するサイズ
３０４は絶対値のサイズを含むことができ、あるいは、
ハッシュ・オペレーションに関するサイズ３０４はハッ
シュされるべきデータのサイズを含むことができる。

【００２１】サイズ３０４と同様に、パラメータ３０６
は、オペレーションのタイプによって、オペレーション
に関係する異なるデータを定義することができる。例え
ば、暗号化／暗号解読用のキー生成のオペレーションの
場合、パラメータ３０６はそのキーに対するプリ・マス
ターの長さを定義することができる。パラメータ３０６
をさらに説明すると、Ｈ−ＭＡＣオペレーションに関す
るオペレーションについては、パラメータ３０６はシー
クレットの長さを定義することができる。一実施形態で
は、パラメータ３０６は、特定のオペレーションに関し
ては未定義の状態で残される。

【００２２】データ長３０８は、（要求内で）データ・
ポインタ３１０によって示され、要求内で定義されたセ
キュリティ・オペレーションのためにコプロセッサ２１
２にコピーされる、関連付けられた入力データ２０８Ａ
〜２０８Ｉ内のデータ構造の長さを定義する。関連付け
られた入力データ２０８Ａ〜２０８Ｉに格納され、デー
タ・ポインタ３１０によって指し示されるデータ構造
は、実行されるべきセキュリティ・オペレーションのタ
イプに応じて様々なデータを含むことができる。一実施
形態では、所与のオペレーションに関してはこの追加デ
ータ構造は必要とされず、したがってデータ・ポインタ
３１０は使用されない。例えば、乱数を生成するオペレ
ーションの場合、入力データ２０８Ａ〜２０８Ｉには入
力データは１つも格納されていない。このようなデータ
構造に格納されるべきデータのタイプの説明に役立てる
ために、キー生成オペレーションの場合、データ構造は
クライアント乱数、サーバ乱数、ラベルおよびプリ・マ
スター番号を含めることができる。

【００２３】結果ポインタ３１２は、コプロセッサ２１
２がデータ構造に出力結果を書き込むことができる場
合、ホスト・メモリ２０４内の位置（出力データ２０９
Ａ〜２０９Ｉの１つ）を定義する。一実施形態では、こ
の書込オペレーションはＤＭＡ書込オペレーションによ
って実行される。さらに、一実施形態では、このデータ
構造の最後に完了コードが入れられる（以下でさらに説
明する）。説明に役立てるためにキー生成オペレーショ
ンにもう一度戻ると、関連付けられた出力データ２０９
Ａ〜２０９Ｉに格納されているデータ構造は、マスター
・キー、キー・マテリアル、および完了コードを含むこ
とができる。

【００２４】図２に戻って、コプロセッサ２１２は、相
互に結合されているＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏ
ｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ（ＰＣＩ）ユニッ
ト２３０、ｌｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｄａｔａ ｔｒａｎ
ｓｐｏｒｔ（ＬＤＴ）ユニット２３２、キーユニット２
４４、要求ユニット２１４、ドアベル・レジスタ２２
０、実行ユニット２１６Ａ〜２１６Ｉ、実行ユニット２
１７Ａ〜２１７Ｉ、乱数ジェネレータ・ユニット２１
８、および要求バッファ２２２を含む。さらに、ＰＣＩ
ユニット２３０とＬＤＴユニット２３２はシステム・バ
ス２１０に結合されている。ＰＣＩユニット２３０とＬ
ＤＴユニット２３２は、コプロセッサ２１２とホスト・
メモリ２０４の様々な構成要素、ホスト・プロセッサ２
０２、および要求処理ユニット２３４の間で通信を実現
する。ＰＣＩユニットとＬＤＴユニットがシステム・バ
スに結合するために使用される一実施形態が説明されて
いるが、代替形態は様々なバスを使用することができ
る。

【００２５】いくつかの実行ユニット２１６および２１
７と、いくつかの乱数ジェネレータ・ユニット２１８
は、限定するためではなく例示の目的で示されており、
コプロセッサ２１２内にはこれらのユニットより少ない
数でも多い数でも含むことができる。実行ユニット２１
７Ａ〜２１７Ｉのより詳細な図面およびオペレーション
を、図８に関連して以下で説明する。乱数ジェネレータ
・ユニット２１８は、キーの生成のために乱数を生成す
る。キーユニット２４４は、様々なセキュリティ・オペ
レーションを処理するために後で使用することのでき
る、実行ユニット２１７Ａ〜２１７Ｉに対するキーをコ
プロセッサ２１２内にローカルに格納することができ、
コプロセッサ２１２の外部にあるメモリからそのような
キーを取り出すことは必要としない。要求ユニット２１
４は、ドアベル・レジスタ２２０に挿入された値に基づ
いて要求待ち行列２０６内の要求を抽出し、その要求を
処理するために実行ユニット２１７Ａ〜２１７Ｉに分配
するが、これについては以下でより詳細に説明する。要
求バッファ２２２は、実行ユニット２１６〜２１７が処
理するために要求ユニット２１４が抽出した要求を格納
することができる。

【００２６】マクロ・セキュリティ・オペレーション図
４は、本発明の一実施形態によるセキュアなＳＳＬ３．
０セッションの確立の一例を示す図面である。図４で
は、クライアント４０１とサーバ４０３は、セキュア・
セッションを確立するためにハンドシェーク・メッセー
ジを交換する。サーバ４０３はコプロセッサ２１２に対
してセキュリティ・オペレーション４０７、４０９、４
２３、および４２５のセットを送る。ホスト・プロセッ
サ２１０からコプロセッサ２１２に送信されるセキュリ
ティ・オペレーションのセットのそれぞれは、基本的な
セキュリティ・オペレーションであっても、マクロ・セ
キュリティ・オペレーションであってもよい。図４に示
した実施形態では、セキュリティ・オペレーション４０
９、４２３、および４２５のセットはマクロ・セキュリ
ティ・オペレーションである。各マクロ・セキュリティ
・オペレーションは、コプロセッサ２１２の実行ユニッ
ト２１６〜２１７の１つによって実行される。

【００２７】クライアント４０１は、最初にクライアン
ト・ハロー・メッセージ４０５をサーバ４０３に送る。
クライアント４０３は、任意選択で追加メッセージを送
ることができる。サーバ４０３のホスト・プロセッサ２
０１は、コプロセッサ２１２が実行すべき乱数セキュリ
ティ・オペレーション４０７を呼び出す。乱数ジェネレ
ータ２１８は、乱数オペレーション４０７に応答して一
つまたは複数の乱数を生成し、格納する。本発明の一実
施形態では、乱数オペレーション４０７は、単一の乱数
を生成する基本的なセキュリティ・オペレーションであ
る。本発明の別の実施形態では、乱数セキュリティ・オ
ペレーションは、乱数のベクトルを生成するマクロ・セ
キュリティ・オペレーションである。本発明の代替形態
では、ホスト・プロセッサ２０１は、コプロセッサ２１
２とは別個に配置されている乱数ジェネレータ２１８が
実行すべき乱数オペレーション４０７を呼び出す。本発
明の別の実施形態では、乱数はセッションを確立する前
に生成される。一つまたは複数の乱数が生成された後
で、サーバ４０３はセキュリティ・ネゴシエーション・
オペレーション４０９をコプロセッサ２１２に送る。

【００２８】セキュリティ・ネゴシエーション・オペレ
ーション４０９を実行した後、コプロセッサ２１２は蓄
積されたハンドシェーク・メッセージ（クライアント・
ハロー４０５およびいかなる任意選択のメッセージ）の
部分ハッシュを作成する。サーバ４０３は、一つまたは
複数の乱数と、コプロセッサ２１２によるセキュリティ
・ネゴシエーション・オペレーション４０９の実行によ
って得られるデータとを使用して、クライアント４０１
に送信されるメッセージのセットを作成する。サーバ４
０３は、サーバ・ハロー・メッセージ４１１、証明書４
１３、およびサーバのハロー終了メッセージ４１５を送
る。本発明の別の実施形態では、追加の任意選択メッセ
ージがクライアント４０１に送信される。

【００２９】ＳＳＬ３．０のセキュア・セッションを確
立するキー交換相では、クライアント４０１はクライア
ント・キー交換メッセージ４１７、暗号スペック変更メ
ッセージ４１９、およびクライアント終了メッセージ４
２１を送る。サーバ４０３がこのメッセージ４１７、４
１９および４２１のセットを受け取った後、サーバ４０
３上のホスト・プロセッサ２０１は、コプロセッサ２１
２が実行すべきキー交換オペレーション４２３および終
了オペレーション４２５を呼び出す。キー交換セキュリ
ティ・オペレーション４２３を実行した結果、コプロセ
ッサ２１２は１）暗号を解読したプリ・マスター・シー
クレットと、２）マスター・シークレットおよびキー・
マテリアルと、３）蓄積されたハンドシェーク・メッセ
ージの部分ハッシュ（ハッシュされたクライアント・ハ
ロー４０５およびメッセージ４１７、４１９および４２
１のセット）とを作成する。終了オペレーション４２５
を実行した結果、コプロセッサ２１２は、１）暗号を解
読したクライアントの終了メッセージと、２）クライア
ントの終了メッセージ４２１に対する終了ハッシュと、
３）サーバの終了メッセージ４２９に対する終了ハッシ
ュと、４）メッセージ認証コード（ＭＡＣ）付きの暗号
化されたサーバの終了メッセージとを生成する。キー交
換オペレーション４２３および終了オペレーション４２
５からのデータを使用して、サーバ４０３は、１）クラ
イアントから受け取ったメッセージを検証し、２）暗号
スペック変更メッセージ４２７およびサーバの終了メッ
セージ４２９をクライアント４０１に送る。

【００３０】図５は、本発明の一実施形態による図４に
示したマクロ・セキュリティ・オペレーションのための
基本的セキュリティ・オペレーションのグループを示す
表である。「マクロ・セキュリティ・オペレーション」
と標示された欄では、ネゴシエーション・セキュリティ
・オペレーション４０７、キー交換オペレーション４０
９、および終了オペレーション４２５が識別される。こ
の表は、これらのマクロ・セキュリティ・オペレーショ
ンのそれぞれを実行するときに、コプロセッサ２１２の
実行ユニット２１６〜２１７の１つが実行する基本的セ
キュリティ・オペレーションのグループを示している。
セキュリティ・ネゴシエーション・オペレーション４０
７を実行するときに、実行ユニット２１６〜２１７の１
つは２つのハッシュ・オペレーションを実行する。キー
交換オペレーション４０９を実行するために、実行ユニ
ット２１６〜２１７の１つは１）暗号解読オペレーショ
ン、２）一群のモジューラ演算オペレーション、および
３）２２のハッシュ・オペレーション（ＴＬＳに従って
セキュア・セッションを確立する場合は７８のハッシュ
・オペレーション）を実行する。セキュリティ・ネゴシ
エーション・オペレーション４０７を実行するために、
実行ユニット２１６〜２１７の１つは、本発明の一実施
形態に従ってＳＳＬ３．０のための２３の基本的なセキ
ュリティ・オペレーションを実行することになる。終了
オペレーション４０９を実行するために、実行ユニット
２１６〜２１７の１つは、１）暗号解読オペレーショ
ン、２）暗号化オペレーション、および３）１２のハッ
シュ・オペレーションを実行する。終了オペレーション
４０７を実行する実行ユニット２１６〜２１７の１つ
は、１４の基本的なセキュリティ・オペレーションを実
行する。

【００３１】基本的なセキュリティ・オペレーションを
マクロ・セキュリティ・オペレーションに関連付けるこ
とは、様々な方法で実施することができる。記述した発
明の様々な実施形態は、セキュリティ・プロトコル、デ
ータ依存性等を含めることのできる要因にそれぞれ基づ
くマクロ・セキュリティ・オペレーションに対して基本
的なセキュリティ・オペレーションをグループ化するこ
とができる。

【００３２】図６は、本発明の一実施形態によるセキュ
ア・セッションの確立の一例を示す図面である。図６で
は、図４で示したセキュア・セッションの確立に対し
て、マクロ・セキュリティ・オペレーションの異なる一
実施形態を示す。図６では、マクロ・セキュリティ・オ
ペレーション４０７、４０９および４２３ではなく、サ
ーバ・フル・ハンドシェーク・オペレーション６０１が
呼び出される。サーバ・フル・ハンドシェーク・マクロ
・セキュリティ・オペレーション６０１は、サーバ４０
３がクライアント４０１からメッセージ４１７、４１９
および４２１のセットを受け取った後で呼び出される。
単一呼び出しによって、コプロセッサ２１２（乱数の呼
び出しは含まない）は、セキュア・セッションを確立す
るためにホスト・プロセッサ２０１に必須のデータを供
給する。

【００３３】図７は、本発明の一実施形態によるサーバ
・フル・ハンドシェーク・オペレーション７０１のため
の一群の基本的オペレーションを示す表である。サーバ
・フル・ハンドシェーク・オペレーション６０１を実行
する実行ユニット２１６〜２１７の１つは、１）暗号解
読オペレーション、２）暗号化オペレーション、３）モ
ジュラ計算オペレーション、および４）３５のハッシュ
・オペレーションの基本的なセキュリティ・オペレーシ
ョンを実行する。したがって、この実行ユニットは、サ
ーバ・フル・ハンドシェーク・オペレーション６０１を
完了するために、約３９の基本的セキュリティ・オペレ
ーションを実行する。このサーバ・フル・ハンドシェー
ク・オペレーション６０１の例では、クライアントの終
了メッセージ４２１は暗号解読されない。クライアント
の終了メッセージ４２１は暗号解読されないのは、予想
されるクライアントの終了メッセージがコプロセッサ２
１２によって作成されるからである。サーバ４０３は、
実際にクライアントの終了メッセージ４２１を受け取る
前に既にそのクライアントの終了メッセージ４２１の内
容を認識しているので、予想されるクライアントの終了
メッセージを作成し、それを使用して、受け取ったクラ
イアントの終了メッセージ４２１を暗号解読せずにその
クライアントの終了メッセージ４２１を認証することが
できる。

【００３４】クライアント・フル・ハンドシェーク・オ
ペレーションは、予想されるサーバの終了メッセージを
作成することができる。コプロセッサ２１２を有するク
ライアントは、クライアント・フル・ハンドシェーク・
オペレーションによって、サーバ４０１からサーバの終
了メッセージ４２９を受け取る前にセキュア・セッショ
ンを確立するための、コプロセッサ２１２に対する単一
呼出しを実行することができる。

【００３５】したがって、図４から７は、マクロ・セキ
ュリティ・オペレーションを形成するために、基本的セ
キュリティ・オペレーションをグループ化することので
きる方法のいくつかの例を示す。このような基本的セキ
ュリティ・オペレーションのどのような組み合わせで
も、本発明の範囲に含まれることを理解されたい。マク
ロ・セキュリティ・オペレーションによって、ホスト・
プロセッサ２０１と、クライアント４０１またはサーバ
４０３のコプロセッサ２１２との間で、限られた数の通
信によるセキュア・セッションを確立することができ
る。通信数を少なくすることによってシステム資源の消
費が低減される。システム資源の消費が低減されると、
システム・パフォーマンスが低下することが防止され
る。さらに、セキュア・セッションをより高速に確立す
ることができ、かつ、より多くのセキュア・セッション
を維持することができる。具体的には、マクロ・セキュ
リティ・オペレーションの処理に要する処理量は基本的
セキュリティ・オペレーションよりも多いので、セキュ
リティ・コプロセッサの様々な実行ユニットに対してオ
ペレーションを割り当てると、その割り当てに伴うオー
バーヘッドがあるにも係わらず、より多くのスループッ
トが可能になる。

【００３６】図８は、本発明の一実施形態による実行ユ
ニット２１６〜２１７の１つを示す図面である。図８で
は、マイクロコード・ブロック８０１がマイクロコント
ローラ・ブロック８０３に結合されている。マイクロコ
ントローラ・ブロック８０３は実行待ち行列ブロック８
０５に結合されている。実行待ち行列ブロック８０５は
基本的セキュリティ・オペレーション・ブロックのセッ
トに結合されている。この基本的セキュリティ・オペレ
ーション・ブロックには、拡張暗号化規格（ＡＥＳ）ブ
ロック８０７、トリプル・データ暗号化規格（３ＤＥ
Ｓ）ブロック８０９、モジューラ指数(modular exponen
tiation)ブロック８１１、ハッシュ・ブロック８１３、
単純算術および論理ブロック８１５、および仮定のＲＣ
４（登録商標）ブロック８１９が含まれる。本発明の代
替形態は、この基本的セキュリティ・オペレーション・
ブロックにさらに基本的セキュリティ・オペレーション
・ブロックを追加することも、これより少なくすること
もできる。バス８２１は基本的セキュリティ・オペレー
ション・ブロック８０７、８０９、８１１、８１３、８
１９と、レジスタ・ファイル・ブロック８１７を結合す
る。

【００３７】マイクロコード・ブロック８０１は、セキ
ュリティ・オペレーションを１つまたは複数の基本的セ
キュリティ・オペレーションに翻訳し、その１つまたは
複数の基本的セキュリティ・オペレーションをマイクロ
コントローラ・ブロック８０３に渡す。マイクロコント
ローラ・ブロック８０３は、レジスタ・ファイル８１７
から、それぞれの基本的セキュリティ・オペレーション
に対して該当するデータを取り出す。基本的セキュリテ
ィ・オペレーションは、マイクロコントローラ・ブロッ
ク８０３によって実行待ち行列８０５に入れられる。あ
る基本的セキュリティ・オペレーションに対応する基本
的セキュリティ・オペレーション・ブロックが、その基
本的セキュリティ・オペレーションを実行することがで
きるとき、実行待ち行列８０５はその基本的セキュリテ
ィ・オペレーションを該当する基本的セキュリティ・オ
ペレーション・ブロック８０７、８０９、８１１、８１
３、８１５、または８１９にプッシュする。基本的セキ
ュリティ・オペレーション・ブロック８０７、８０９、
８１１、８１３、８１５、または８１９によるその基本
的セキュリティ・オペレーションの実行が完了すると、
その基本的セキュリティ・オペレーション・ブロック
は、その結果をレジスタ・ファイル８１７またはバス８
２１に渡す。ホスト・プロセッサ２０１からの要求のセ
キュリティ・オペレーション（マクロまたは基本的セキ
ュリティ・オペレーション）の結果は、実行ユニット２
１６〜２１７によってＤＭＡ転送を使用してメイン・メ
モリの該当位置まで転送される。

【００３８】一実施形態は、各実行ユニットが固有のマ
イクロコード・ブロックを有するように示しているが、
代替形態は１つまたは複数の実行ユニットに単一マイク
ロコード・ブロックを共有させる。さらに別の実施形態
は、中央マイクロコード・ブロック（例えば、ＳＲＡ
Ｍ）を有するが、その内容は、次回の電源投入時に実行
ユニットのそれぞれの中にあるローカル・マイクロコー
ド・ブロックにロードされる。１つまたは複数のマイク
ロコード・ブロックの構成に関係なく、特定の実施形態
では、実行されるべきセキュリティ・オペレーション
（マクロおよび／または基本的セキュリティ・オペレー
ション）を選択する上での柔軟性を考慮して、マイクロ
コード・ブロックは再プログラム可能である。

【００３９】ストレージ・ファームへのルータ、スイッ
チ、アクセス等として動作するネットワーク要素は、１
つまたは複数のセキュア・セッションを確立することが
できる。このネットワーク要素は、マクロ・セキュリテ
ィ・オペレーションによって、大量のシステム資源を消
費することなく複数のセキュア・セッションを確立する
ことができる。さらに、このセキュア・セッションはマ
クロ・セキュリティ・オペレーションによってさらに高
速に確立することができる。

【００４０】例えば、コプロセッサ２１２は、セキュア
なＳＳＬ３．０セッションを確立するための３つの要求
を受け取ることができる。サーバ・フル・ハンドシェー
ク・オペレーション７０１が実施される場合、ホスト・
プロセッサ２０１は、コプロセッサ２１２を呼び出すこ
とによってセキュア・セッションを確立することができ
る。実行ユニット２１６〜２１７は、その３つのオペレ
ーションを並行して実行することができる。マクロ・セ
キュリティ・オペレーションのより細分化されたセット
を、図４および図５に示すマクロ・セキュリティ・オペ
レーションに類似したサーバ上で実施することができ
る。例えば、図４および図５に示したマクロ・セキュリ
ティ・オペレーションは、セキュア・セッションに対す
る２つの要求を既に受信しているサーバ４０３上で実施
することができる。その２つの要求されたセッションの
それぞれに対してクライアント・キー交換オペレーショ
ン４２３を実行するためにホスト・プロセッサ２０１が
コプロセッサ２１２を呼び出した後、サーバ４０３はセ
キュア・セッションに対する第３の要求を受け取る。こ
の第３のセキュア・セッションに対するセキュリティ・
ネゴシエーション・オペレーション４０９を実行するた
めに、ホスト・プロセッサ２０１はコプロセッサ２１２
を呼び出す。コプロセッサ２１２の要求ユニット２１４
は、実行ユニット２１６〜２１７の２つに対して２つの
クライアント・キー交換オペレーション４２３を発行し
た後で、実行ユニット２１６〜２１７の１つに対してセ
キュリティ・ネゴシエーション・オペレーション４０９
を発行するが、セキュリティ・ネゴシエーション・オペ
レーション４０９を実行する実行ユニット２１６〜２１
７の１つは、実行ユニット２１６〜２１７の別の２つが
それらのオペレーションの実行を完了する前に（セキュ
リティ・ネゴシエーション・オペレーション４０９がキ
ー交換オペレーション４２３よりも短時間しか要しない
と仮定して）、オペレーション４０９の実行を完了する
ことになる。したがって、ホスト・プロセッサ２０１か
らのオペレーションは、実行ユニット２１６〜２１７に
対して順番通りに発行することができるが、実行ユニッ
ト２１６〜２１７はそれらを順不同で完了することがで
きる。

【００４１】セキュア・セッションを確立するための機
能を実行するためにコプロセッサ２１２を利用すること
によって、システムおよびそのホスト・プロセッサ２０
１の効率が高められる。コプロセッサ２１２１は、消費
されるホスト・プロセッサ２０１の資源を低減すること
によって、セキュア・セッションの確立を可能にする。
より多くのセキュア・セッションをさらに高速に確立す
ることができる。さらに、セキュリティ機能のために既
に費やされた資源をホスト・プロセッサ２０１が使用す
ることができるので、システムの全体的なパフォーマン
スも高められることになる。これらのホスト・プロセッ
サ２０１の資源は、システム監視、トラフィック監視等
に適用することができる。

【００４２】さらに、実行ユニット２１６〜２１７の並
行した順不同の特性は、セキュリティ・オペレーション
を実施するために柔軟性を実現する。変化する顧客ニー
ズに合わせるために、様々な細分化レベルのマクロ・セ
キュリティ・オペレーションを実施することができる。
順不同の完了を可能にする実施形態を示したが、代替形
態は、要求の順番通りの完了を要求するためのハードウ
ェアを含む。

【００４３】一実施形態では、要求処理ユニット２３４
はホスト・プロセッサが実行するコプロセッサ・ドライ
バである。本発明の一実施形態では、コプロセッサ・ド
ライバはＯｐｅｎＳＳＬの修正版とインターフェースを
とる。ＯｐｅｎＳＳＬの修正版は、基本的セキュリティ
・オペレーションとは反対に、マクロ・セキュリティ・
オペレーションをドライバに伝達するように変更され
る。

【００４４】要求処理ユニット２３４によるセキュリテ
ィ・オペレーションの処理マクロ・セキュリティ・オペ
レーションを使用することによって、所与のセキュア・
セッションに関するホスト・プロセッサとセキュリティ
・コプロセッサとの間の通信数を減少させると、システ
ム・パフォーマンスを高めることができるが、コプロセ
ッサのアーキテクチャに対してより伝わり易いタスクお
よび結果の伝達方法は、ホスト・プロセッサとセキュリ
ティ・コプロセッサとの間におけるパフォーマンスを高
めることができる。具体的には、既に指摘したように、
本発明の別の形態は、コプロセッサが複数の実行ユニッ
トを有する場合に、ホスト・プロセッサとセキュリティ
・コプロセッサとの間でのタスクと結果の伝達である。
より具体的には、連続的フロー可能なタスクの引き渡し
および結果返還の機構が使用される。連続的フロー可能
なタスクの引き渡しおよび結果返還の機構によって、ホ
スト・プロセッサは連続してタスクを追加することがで
き（待ち行列が満杯でない限り）、セキュリティ・コプ
ロセッサは連続して結果を返還することができる（ホス
ト・プロセッサがセキュリティ・コプロセッサに別の作
業ブロックを転送できる前にコプロセッサが完了すべき
作業ブロックを必要とする機構とは反対に）。図２、９
および１０は、非割込み駆動型の連続的フロー機構の一
実施形態を説明しているが、代替形態は様々なフロー機
構を使用することができる。

【００４５】セキュリティ・オペレーションの処理をさ
らに説明するために、図９は、本発明の実施形態による
要求処理ユニット２３４（図２を参照のこと）による要
求の処理の流れ図を示す。方法９００は、処理ブロック
９０２で、セキュリティ・オペレーションに対するいく
つかの要求の１つを受け取ることから始まる。一実施形
態では、この要求は、前述したマクロ・オペレーション
および／または基本的オペレーションを含む。一実施形
態では、処理ブロック９０４で、要求処理ユニット２３
４は、その要求に関連するデータ、例えばセキュリティ
・オペレーションに対するオペランドなどを入力データ
２０８Ａ〜２０８Ｉの１つに格納する。特に、このデー
タは、要求待ち行列２０６への入口点に課されるサイズ
の制約のために要求待ち行列２０６の外部に格納するよ
うに要求することができる。一実施形態では、関連する
データのすべてを要求待ち行列２０６内の要求内に格納
することができるので、追加データの格納は要求されな
い。

【００４６】さらに、処理ブロック９０６で、要求処理
ユニット２３４は、出力データ２０９Ａ〜２０９Ｉのメ
モリ空間を要求待ち行列２０６に格納されるべきそれら
の要求に割り当てる。一実施形態では、要求処理ユニッ
ト２３４は、関連する出力データ２０９Ａ〜２０９Ｉ内
の完了コードの値を、その要求が完了していないことを
示す値にセットする。例えば、そのような一実施形態で
は、値０はその要求が完了したことを示し、したがっ
て、要求処理ユニット２３４はこの値を非０の番号にセ
ットする。

【００４７】さらに、処理ブロック９０８で、要求処理
ユニット２３４は要求待ち行列をロックする。したがっ
て、このようにロックすることによって、他のユニット
または処理が、要求待ち行列２０６への書込要求から除
外される。要求待ち行列２０６をロックするために様々
な技術を使用することができるが、一実施形態では、要
求処理ユニット２３４は、セマフォーを使用したソフト
ウェア・ロックによって要求待ち行列２０６をロックす
る。処理ブロック９１０で、要求処理ユニット２３４
は、１つまたは複数の要求を要求待ち行列２０６に追加
する。図３を参照しながら既に述べたように、要求は、
コプロセッサ２１２内のユニットが実行するべきオペレ
ーション・コード、入力データ２０８Ａ〜２０８Ｉの１
つに格納されているオペレーションに関係する他のデー
タを指すポインタ、および所与の要求の完了後にコプロ
セッサ２１２によって出力結果が入れられるホスト・メ
モリ２０４内の位置、例えば出力データ２０９Ａ〜２０
９Ｉへのポインタを含むことができる。処理ブロック９
１２で、要求処理ユニット２３４は、１つまたは複数の
要求を追加した後で、要求待ち行列２０６をアンロック
する。

【００４８】処理ブロック９１４で、要求処理ユニット
２３４は、要求待ち行列２０６に追加された１つまたは
複数の要求の数をドアベル・レジスタ２２０（コプロセ
ッサ２１２に配置される）に書き込む。一実施形態で
は、この書込オペレーションは直接メモリ・アクセス
（ＤＭＡ）書込オペレーションによって実行される。レ
ジスタとして記述したが、ドアベル・レジスタ２２０に
格納されるべきデータは、コプロセッサ２１２内の他の
いかなるタイプのメモリをも含むことができる。

【００４９】処理ブロック９１６で、要求処理ユニット
２３４は、ホスト・プロセッサ２０２上の実行のための
スレッドを生成することもできる。一実施形態では、ス
レッドは、ＳＳＬ３．０セッションなどの所与のセキュ
リティ・セッションに対して作成される。一実施形態で
は、要求処理ユニット２３４は、要求待ち行列２０６に
挿入される要求ごとに異なるスレッドを作成する。処理
ブロック９１８で、これらのスレッドは、関係する出力
データ２０９Ａ〜２０９Ｉに格納されている完了コード
を監視することによって、それらの関連する要求が完了
したかどうかを確認する。

【００５０】一実施形態では、要求処理ユニット３２４
は、関連する要求が要求待ち行列２０６に入れられると
スレッドをスリープさせ、そのスレッドを起こすために
タイマーをセットする。したがって、そのスレッドは、
処理を開始する際に、その要求が完了したかどうかを判
定するために、関係する出力データ２０９Ａ〜２０９Ｉ
内の完了コードを確認する。一実施形態では、要求処理
ユニット２３４は、実行されるべき特定の要求に基づい
てこのタイマーの値をセットする。例えば、乱数を生成
するための第１の要求が、キー生成オペレーションへの
第２の要求よりも短期間で、コプロセッサ２１２によっ
て典型的に処理される場合、要求処理ユニット２３４は
それに従ってそれらのタイマーの値をセットする。すな
わち、第１の要求は、第２の要求よりも短期間のタイマ
ーを有するということである。一実施形態では、要求処
理ユニット２３４は、所定の期間だけそのスレッドを起
きた状態で保ち、その要求がその期間中に完了しなかっ
たと判断した場合、そのスレッドをスリープさせる。一
実施形態では、要求処理ユニット２３４は、所与の要求
に対してコプロセッサ２１２が完了コードをセットする
直前にブロックする。完了コードを確認するために要求
処理ユニット１３４がスレッドを使用する実施形態を説
明したが、代替形態は、他の機構を使用することができ
る（例えば、要求処理ユニット１３４は完了コードのそ
れぞれを確認することができる）。

【００５１】一実施形態では、コプロセッサ１１２が要
求を完了すると、関連するスレッドはその要求、関連す
る入力データ２０８および／または出力データ２０９を
ホスト・メモリ２０４から削除することができる。一実
施形態では、要求が要求ユニット２１４から抽出される
と、要求および関連する入力データ２０８は要求待ち行
列２０６から削除されるが、出力データ２０９の内容を
持ってスレッドが終了すると、関連するスレッドによっ
て関連する出力データ２０９が削除される。

【００５２】コプロセッサ２１２によるセキュリティ・
オペレーションの処理図１０は、本発明の実施形態によ
るコプロセッサ２１２が要求する処理の流れ図である。
方法１０００は、処理ブロック１００２で、要求ユニッ
ト２１４によってドアベル・レジスタ２２０をポーリン
グすることから始まる。このドアベル・レジスタ２２０
のポーリングは、１つの処理ブロックで示される。しか
し、本発明の実施形態は、このように限定されるもので
はなく、このドアベル・レジスタ２２０のポーリングを
定期的に実行することができ、したがって要求ユニット
２１４は、他の処理ブロックに示されている機能が実行
されている間にこのポーリングを実行することができ
る。例えば、要求ユニット２１４によるこのポーリング
は、実行ユニット２１６〜２１７の１つが要求を処理し
ているのと同時に実行することができる（後述する処理
ブロック１０１２において）。一実施形態では、要求ユ
ニット２１４はすべてのクロック周期でドアベル・レジ
スタ２２０をポーリングする。

【００５３】さらに、処理決定ブロック１００４で、要
求ユニット２１４は、要求待ち行列２０６が要求を含む
かどうかを、ドアベル・レジスタ２２０に格納されてい
る値に基づいて判定する。要求ユニット２１４は、要求
待ち行列２０６のサイズと位置を決定するために、コプ
ロセッサ２１２にローカルないくつかのメモリ位置にア
クセスすることができる。第１のメモリ位置は要求待ち
行列２０６の基底アドレスであり、第２のメモリ位置は
要求待ち行列２０６の長さである。一実施形態では、こ
れらのメモリ位置はコプロセッサ２１２内のレジスタで
ある。一実施形態では、要求処理ユニット２３４は、初
期化中にこれらのメモリ位置を適切な値にセットする。

【００５４】一実施形態では、要求処理ユニット２３４
によってドアベル・レジスタ２２０に格納された値は、
要求待ち行列２０６に追加された要求の数である（要求
待ち行列２０６の合計要求数でなく）。したがって、要
求待ち行列２０６に要求が含まれないと判定した場合、
処理ブロック１００２で要求ユニット２１４はドアベル
・レジスタ２２０を再度ポーリングする。反対に、要求
待ち行列２０６に要求が含まれると判定した場合、処理
ブロック１００６で、要求ユニット２１４は、要求待ち
行列２０６の合計要求数でカウンタを更新する。一実施
形態では、このカウンタは、レジスタなどの、コプロセ
ッサ２１２内のローカル・メモリである。このカウンタ
の更新の説明に役立てるために、このカウンタに格納さ
れている値が２５であり、ドアベル・レジスタ２２０が
値５を有する場合、要求ユニット２１４はこれら２つの
値を加算して（合計３０とし）、その和をカウンタに格
納する。さらに、処理ブロック１００８で、要求ユニッ
ト２１４は、ドアベル・レジスタ２２０に格納されてい
る値を０にリセットする。

【００５５】しかし、本発明の実施形態は、このように
限定されるものではなく、要求待ち行列２０６内の要求
数を追跡する際に別の技術を採用することができる。例
えば、一実施形態では、要求待ち行列２０６内の合計要
求数を格納するために１つのメモリ位置が使用される
が、これは要求処理ユニット２３４および要求ユニット
２１４の両方によって、例えば複数ユニットが単一メモ
リ位置を更新することを可能にするセマフォーを使用し
て更新することができる。

【００５６】処理ブロック１００６では、要求ユニット
２１４は、いくつかの実行ユニット２１６〜２１７の１
つが要求を処理できるかどうか、かつ／またはコプロセ
ッサ２１２の要求バッファ２２２内の空間が要求待ち行
列２０６から抽出した要求を格納できるかどうかを判定
する。特に、一実施形態では、実行ユニット２１６〜２
１７の１つによって処理されるべき要求待ち行列２０６
から受け取った要求を格納するためにコプロセッサ２１
２は要求バッファ２２２を含む。図８に示す前述の実施
形態のように、いくつかの実行ユニット２１６〜２１７
のそれぞれは、このようなユニットに対して、限定はし
ないが前述のような（異なる要求の説明に関連して）オ
ペレーションを含めて、いくつかの異なるセキュリティ
・オペレーションを実行することを可能にするマイクロ
コードを含むか、またはそのようなマイクロコードに対
するアクセス権を有する。すなわち、実行ユニット２１
６〜２１７の所与の１つは、ハッシュ・オペレーション
などの所与の機能に限定されるものではないが、別の実
行ユニット２１６〜２１７の１つはセキュリティ・オペ
レーションのためのキーの生成に限定される。そうでは
なく、いくつかの実行ユニット２１６〜２１７のそれぞ
れは、いくつかの異なる基本的およびマクロ・セキュリ
ティ・オペレーションを実行することができる。

【００５７】処理決定ブロック１０１０で、コプロセッ
サ２１２には要求をローカルに格納するために使用可能
なバッファ空間がないかどうか、かつ／またはそのよう
な要求を処理するために使用可能な実行ユニット２１６
〜２１７があるかどうかを判定する際、要求ユニット２
１４はこの使用可能なバッファ空間または実行ユニット
２１６〜２１７に関して確認を続ける。一実施形態で
は、要求ユニット２１４は、コプロセッサ２１２内の実
行ユニット２１６〜２１７または他の制御回路から受け
取った信号からそのような可用性を判定することができ
る。反対に、要求をローカルに格納するために使用可能
なコプロセッサ２１２内のバッファ空間、および／また
は、そのような要求を処理するために使用可能な実行ユ
ニット２１６〜２１７があると判定した場合、処理ブロ
ック１０１２で、要求ユニット２１４は要求待ち行列２
０６から１つまたは複数の要求を取り出す。一実施形態
では、要求ユニット２１４は、ＤＭＡ読取オペレーショ
ンを使用して要求待ち行列２０６から１つまたは複数の
そのような要求を取り出す。

【００５８】さらに、処理ブロック１０１４で、要求ユ
ニット２１４は、それらの要求に関する関連する入力デ
ータ２０８Ａ〜２０８Ｉをホスト・メモリ２０４から取
り出す。一実施形態では、入力データ２０８Ａ〜２０８
Ｉはホスト・メモリ２０４に連続して格納される。この
ような一実施形態では、要求ユニット２１４は、そのよ
うなデータが連続して格納されているということから、
単一ＤＭＡ読取を使用してこの関連する入力データ２０
８Ａ〜２０８Ｉを取り出す。したがって、複数の要求を
コプロセッサ２１２１に転送するためには２つのＤＭＡ
オペレーションだけでよく、したがって、所与のセキュ
リティ・オペレーションに関する全体の処理速度は向上
する。

【００５９】処理ブロック１０１６で、コプロセッサ内
のユニット（要求ユニット２１４、実行ユニット２１６
〜２１７、および乱数ジェネレータ・ユニット２１８を
含む）は要求を処理する。要求ユニット２１４は、これ
らの取り出された要求を実行ユニット２１６〜２１７お
よび乱数ジェネレータ・ユニット２１８に分配または与
える。一実施形態において、各実行ユニット２１６〜２
１７は、受け取った様々なタイプのいかなるセキュリテ
ィ・オペレーションでも処理することができるので、要
求ユニット２１４は、そのような要求の処理のために使
用可能な実行ユニット２１６〜２１７の第１の実行ユニ
ットに要求を送ることができる。

【００６０】処理ブロック１０１６で、所与の要求に関
して、実行ユニット２１６〜２１７の１つが要求の処理
を完了すると、この実行ユニット２１６〜２１７は、要
求の結果ポインタ２１２（図３に示す）が指すホスト・
メモリ２０４内の位置（出力データ２０９Ａ〜２０９Ｉ
の１つ）にこの要求の結果を格納する。要求内のオペレ
ーションの実際の結果に加え、実行ユニット２１６〜２
１７は完了コード内に値、例えば要求が完了したことを
示す非０値などを書き込む。一実施形態では、実行ユニ
ット２１６〜２１７は、ＤＭＡ書込オペレーションを使
用して結果および完了コードを書き込む。したがって、
一実施形態では、所与の要求（要求に対するＤＭＡ読
取、入力データに対するＤＭＡ読取、および出力結果に
対するＤＭＡ書込を含む）に対して合計３つのＤＭＡオ
ペレーションが必要となる。さらに、所与のＤＭＡオペ
レーションについてはホスト・メモリ２０４から複数の
要求を読み取ることができるので、ＤＭＡオペレーショ
ンの合計数は約２に近づき、これによって、システム・
バス２１０を介した全体のバス転送は限定される。この
システム・バス２１０を介したバス転送は、セキュリテ
ィ・オペレーションを処理するための時間の点で犠牲が
大きくなる場合がある。

【００６１】さらに、説明したように、様々なセキュリ
ティ・オペレーションをそれぞれが実行することがで
き、かつ他の実行ユニットによって処理中の他のセキュ
リティ・オペレーションと関係なくこれを行うことがで
きるいくつかの実行ユニットをコプロセッサ２１２が含
むので、これらの要求は、要求待ち行列２０６内に要求
があった順番とは異なる順番で実行および／または完了
することができる（また、結果をホスト・メモリ２０４
に出力する）。例えば、第１の要求は、第１のＳＳＬオ
ペレーションに対するキー生成オペレーションを含むこ
とができるが、第２の要求は、第２のＳＳＬセッション
に対するモジューラ演算オペレーションを含むことがで
き、したがって、第１の要求は第２の要求よりも前に要
求待ち行列２０６に格納され、かつ、そこから抽出され
る。通常、第２の要求は第１の要求よりもより高速に実
行ユニット２１６〜２１７によって処理される。したが
って、たとえ第１の要求が、要求待ち行列２０６内の要
求の順番に基づいて最初にコプロセッサ２１２に送信さ
れたとしても、第２の要求の処理は第１の要求の処理よ
りも前に完了することができる。

【００６２】したがって、一実施形態は、要求がハード
ウェアによって相互から独立して扱われるように記述さ
れている。完了の特別な順番を要する従属関係が任意の
要求の間にある場合、その順番はこの実施形態ではソフ
トウェアによって断行される。しかし、代替形態は、要
求の順番通りの完了を断行するハードウェアを含む。

【００６３】本明細書で記述するメモリは、本明細書で
記述する方法の任意の１つまたはそのすべてを実施する
命令のセット（すなわち、ソフトウェア）が格納されて
いる機械可読媒体を含む。ソフトウェアは、本明細書に
記述するこのメモリ内および／またはプロセッサ内に、
全体的にまたは少なくとも部分的に常駐することができ
る。本明細書のためには、「機械可読媒体」という用語
は、機械（すなわち、コンピュータ）によって可読の形
式で情報を供給する（すなわち、格納かつ／または送
る）いかなる機構をも含むものと解釈される。例えば、
機械可読媒体には、読取専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ラ
ンダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディス
ク格納媒体、光格納媒体、フラッシュ・メモリ装置、ま
たは電子式、光学式、音響式または他の形式の伝搬信号
（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号、等）等
が含まれる。

【００６４】以上、セキュリティ・オペレーションを処
理する方法および装置について説明した。本発明は特定
の例示的実施形態を参照して説明したが、本発明のより
広範な趣旨および範囲を逸脱せずに、これらの実施形態
に対する様々な変形形態および変更が可能であることが
明白になろう。例えば、代替形態では、ホスト・プロセ
ッサは割込みによってセキュリティ・コプロセッサと通
信することができるが、この際、ホスト・メモリと通信
するためにセキュリティ・コプロセッサがＤＭＡオペレ
ーションを使用することを可能にする。あるいは、セキ
ュリティ・コプロセッサは、ホスト・プロセッサとの通
信のために割込みを使用することができるが、ホスト・
プロセッサは、コプロセッサとの通信のためにＤＭＡオ
ペレーションを使用する。したがって、本明細書および
図面は、限定的ではなく例示的なものと考慮されるべき
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】セキュア・セッションを確立するための２相の
クライアント／サーバ交換を説明する図面である。

【図２】本発明の実施形態による、セキュリティ・オペ
レーションを処理するシステムを示すブロック図であ
る。

【図３】本発明の実施形態による、コプロセッサ２１２
による処理の要求形式の一例を示す図である。

【図４】発明の一実施形態によるセキュアなＳＳＬ３．
０セッションの確立の一例を示す図面である。

【図５】発明の一実施形態による、図４に示したマクロ
・セキュリティ・オペレーションに対する基本的なセキ
ュリティ・オペレーションのグループを示す表である。

【図６】発明の一実施形態によるセキュア・セッション
の確立の一例を示す図面である。

【図７】発明の一実施形態による、サーバのフル・ハン
ドシェーク・オペレーション７０１に対する一群の基本
的なオペレーションを示す表である。

【図８】発明の一実施形態による、実行ユニット２１６
〜２１７の１つを示す図面である。

【図９】本発明の実施形態による、要求処理ユニット２
３４による要求処理の流れ図である。

【図１０】本発明の実施形態による、コプロセッサ２１
２による要求処理の流れ図である。

【符号の説明】

２０２ ホスト・プロセッサ ２０４ ホスト・メモリ ２０６ 要求待ち行列 ２１０ システム・バス ２１２ コプロセッサ ２１４ 要求ユニット ２１６Ａ〜２１６Ｉ 実行ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディビッド・エイ・カールソン アメリカ合衆国・76052・テキサス州・ハ スレット・ベイツ アストン・13909 (72)発明者 ムハマッド・ラヒブ・フセイン アメリカ合衆国・94588・カリフォルニア 州・プレザントン・ローズ ロック サー クル・3753 (72)発明者 ロバート・エイ・サンゾン アメリカ合衆国・01749・マサチューセッ ツ州・ハドソン・セネカ ドライブ・11 (72)発明者 カジャ・イー・アメッド アメリカ合衆国・94566・カリフォルニア 州・プレザントン・パセオ サンタ クル ズ・7807 (72)発明者 マイケル・ディー・バーガ アメリカ合衆国・95035・カリフォルニア 州・ミルピタス・クシズ レーン・1494 Ｆターム(参考） 5B085 AE29 BA06 BG02 5J104 AA07 KA02 KA06 NA02 PA07

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のプロセッサからオペレーションを
   呼び出し、 そのオペレーション呼出しに応答して、第２のプロセッ
   サで複数の基本的なセキュリティ・オペレーションを実
   行し、 複数の基本的なセキュリティ・オペレーションを実行し
   てデータのセットを生成し、 データのセットによってセキュア・セッションを確立す
   ることを含むコンピュータで実施される方法。
2. 【請求項２】 データのセットが、 暗号解読されたデータのセットと、 暗号化されたデータのセットと、 ハッシュされたメッセージのセットとを含む請求項１に
   記載のコンピュータで実施される方法。
3. 【請求項３】 乱数のセットをさらに含む請求項２に記
   載のコンピュータで実施される方法。
4. 【請求項４】 第１のプロセッサが第２のセキュア・セ
   ッションを確立する第２のオペレーションを呼び出すこ
   とをさらに含む請求項１に記載のコンピュータで実施さ
   れる方法。
5. 【請求項５】 セキュア・セッションがＳＳＬ３．０セ
   ッション、ＴＬＳセッション、ＩＰＳｅｃセッションで
   ある請求項１に記載のコンピュータで実施される方法。
6. 【請求項６】 マクロ・セキュリティ・オペレーション
   を呼び出し、 そのマクロ・セキュリティ・オペレーションに応答し
   て、 シークレットおよびキー・マテリアルを生成し、 クライアント・メッセージに対して第１の終了ハッシュ
   を作成し、 サーバ・メッセージに対して第２の終了ハッシュを作成
   し、 終了メッセージを作成することを含むオペレーションの
   セットを実行し、 セキュア・セッションを確立することを含むコンピュー
   タで実施される方法。
7. 【請求項７】 オペレーションのセットが、 プリ・マスター・シークレットの暗号を解読し、 クライアントの終了メッセージの暗号を解読することを
   さらに含む請求項６に記載のコンピュータで実施される
   方法。
8. 【請求項８】 オペレーションのセットが乱数のセット
   を生成しをさらに含む請求項６に記載のコンピュータで
   実施される方法。
9. 【請求項９】 オペレーションのセットが、 予測される終了メッセージを作成することをさらに含む
   請求項６に記載のコンピュータで実施される方法。
10. 【請求項１０】 第２のセキュア・セッションを確立す
    る第２のマクロ・セキュリティ・オペレーションを呼び
    出すことをさらに含む請求項６に記載のコンピュータで
    実施される方法。
11. 【請求項１１】 セキュア・セッションを要求する第１
    のネットワーク要素と、 第１のネットワーク要素にネットワーク接続されている
    第２のネットワーク要素であって、第１のプロセッサか
    らマクロ・セキュリティ・オペレーションを呼び出し、
    マクロ・セキュリティ・オペレーション呼出しに応答し
    て第２のプロセッサで複数の基本的なセキュリティ・オ
    ペレーションを実行し、かつ、複数の基本的なセキュリ
    ティ・オペレーションの実行からデータのセットを生成
    する第２のネットワーク要素とを含むシステム。
12. 【請求項１２】 データのセットが、 暗号解読されたデータのセットと、 暗号化されたデータのセットと、 ハッシュされたデータのセットとを含む請求項１１に記
    載のシステム。
13. 【請求項１３】 セキュア・セッションを要求する第１
    のネットワーク要素が、メッセージのセットを第２のネ
    ットワーク要素に送信し、第２のマクロ・セキュリティ
    ・オペレーションを実行し、かつ、第２のマクロ・セキ
    ュリティ・オペレーションの実行から第２のデータのセ
    ットを生成する第１のネットワーク要素を含む請求項１
    １に記載のシステム。
14. 【請求項１４】 第２のネットワーク要素にネットワー
    ク接続されている第３のネットワーク要素であって、第
    ２のネットワーク要素によって第２のセキュア・セッシ
    ョンを要求する第３のネットワーク要素をさらに含む請
    求項１１に記載のシステム。
15. 【請求項１５】 第２のネットワーク要素によって第２
    のセキュア・セッションを要求する第１のネットワーク
    要素と、 第１のネットワーク要素によって第２のセキュア・セッ
    ションを確立するために、第２のマクロ・セキュリティ
    ・オペレーションを実行する第２のネットワーク要素と
    をさらに含む請求項１１に記載のシステム。
16. 【請求項１６】 セキュア・セッションを確立するため
    にマクロ・セキュリティ・オペレーションを呼び出す第
    １のプロセッサと、 第１のプロセッサに結合されている第２のプロセッサで
    あって、マクロ・セキュリティ・オペレーション呼出し
    に応答して複数の基本的なセキュリティ・オペレーショ
    ンを実行する第２のプロセッサと、 第１および第２のプロセッサに結合されているメモリで
    あって、第２のプロセッサによって生成されたデータの
    セットを記憶するメモリとを含む装置。
17. 【請求項１７】 第２のプロセッサが、 マクロ・セキュリティ・オペレーションをフェッチし、
    分配する要求ユニットと、 要求ユニットに結合されている複数の実行ユニットであ
    って、複数の実行ユニットの１つが複数の基本的なセキ
    ュリティ・オペレーションを実行するためのものである
    複数の実行ユニットとを含む請求項１６に記載の装置。
18. 【請求項１８】 第１のマクロ・セキュリティ・オペレ
    ーションを呼び出した後で、第２のマクロ・セキュリテ
    ィ・オペレーションを呼び出す第１のプロセッサと、 複数の実行ユニットの第２の実行ユニットが複数の基本
    的なセキュリティ・オペレーションの実行を完了する前
    に、第２のマクロ・セキュリティ・オペレーションに対
    応する第２の複数の基本的なセキュリティ・オペレーシ
    ョンを実行する複数の実行ユニットの第２の実行ユニッ
    トとをさらに含む請求項１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 複数の実行ユニットの１つが、 マクロ・セキュリティ・オペレーションを複数の基本的
    なセキュリティ・オペレーションに翻訳するマイクロコ
    ード・ユニットと、 マイクロコード・ユニットに結合され、複数の基本的な
    セキュリティ・オペレーションを待ち行列に入れる実行
    待ち行列ユニットと、 実行待ち行列ユニットに結合され、複数の基本的なセキ
    ュリティ・オペレーションを実行する複数の基本的なセ
    キュリティ・オペレーション・ユニットと、複数の基本
    的なセキュリティ・オペレーション・ユニットに結合さ
    れてデータを送信するバスとを含む請求項１７に記載の
    装置。
20. 【請求項２０】 ソース・データのセットを記憶するメ
    モリをさらに含む請求項１６に記載の装置。
21. 【請求項２１】 マクロ・セキュリティ・オペレーショ
    ンを呼び出す第１のプロセッサと、 第１のプロセッサに結合され、 マクロ・セキュリティ・オペレーションを取り出す要求
    ユニットと、 要求ユニットに結合され、マクロ・セキュリティ・オペ
    レーションに対応する複数の基本的なセキュリティ・オ
    ペレーションを実行する複数の実行ユニットとを含む第
    ２のプロセッサと、 第１および第２のプロセッサに結合され、第２のプロセ
    ッサによって生成されたデータのセットを記憶するメモ
    リとを含む装置。
22. 【請求項２２】 ホスト・プロセッサからのソース・デ
    ータのセットを記憶するメモリをさらに含む請求項２１
    に記載の装置。
23. 【請求項２３】 複数の実行ユニットのそれぞれが、 マクロ・セキュリティ・オペレーションを複数の基本的
    なセキュリティ・オペレーションに翻訳するマイクロコ
    ード・ユニットと、 マイクロコード・ユニットに結合され、複数の基本的な
    セキュリティ・オペレーションを待ち行列に入れる実行
    待ち行列ユニットと、 実行待ち行列ユニットに結合され、複数の基本的なセキ
    ュリティ・オペレーションを実行する複数の基本的なセ
    キュリティ・オペレーション・ユニットと、複数の基本
    的なセキュリティ・オペレーション・ユニットに結合さ
    れ、生成されたデータのセットを送信するバスとを含む
    請求項２１に記載の装置。
24. 【請求項２４】 基本的なセキュリティ・オペレーショ
    ンを呼び出す第１のプロセッサと、 基本的なセキュリティ・オペレーションを実行する、複
    数の実行ユニットの第２の実行ユニットとをさらに含む
    請求項２１に記載の装置。
25. 【請求項２５】 命令を提供する機械可読媒体であっ
    て、命令が１つまたは複数のプロセッサのセットによっ
    て実行されたときに、 プロセッサのセットの第１のプロセッサでマクロ・セキ
    ュリティ・オペレーションを実行し、 マクロ・セキュリティ・オペレーション呼出しに応答し
    て、プロセッサのセットの第２のプロセッサで複数の基
    本的なセキュリティ・オペレーションを実行し、 複数の基本的なセキュリティ・オペレーションの実行か
    らデータのセットを生成し、 データのセットによってセキュア・セッションを確立す
    ることを含むオペレーションを、命令が前記プロセッサ
    のセットに実行させる機械可読媒体。
26. 【請求項２６】 データのセットが、 暗号解読されたデータのセットと、 暗号化されたデータのセットと、 ハッシュされたメッセージのセットとを含む請求項２５
    に記載の機械可読媒体。
27. 【請求項２７】 データのセットが、乱数のセットをさ
    らに含む請求項２６に記載の機械可読媒体。
28. 【請求項２８】 第２のセキュア・セッションを確立す
    るために第２のオペレーションを呼び出す第１のプロセ
    ッサをさらに含む請求項２５に記載の機械可読媒体。
29. 【請求項２９】 セキュア・セッションが、ＳＳＬ３．
    ０セッション、ＴＬＳセッション、ＩＰＳｅｃセッショ
    ンである請求項２５に記載の機械可読媒体。
30. 【請求項３０】 命令を提供する機械可読媒体であっ
    て、命令が１つまたは複数のプロセッサのセットによっ
    て実行されたときに、 プロセッサのセットの第１のプロセッサからマクロ・セ
    キュリティ・オペレーションを呼び出し、 マクロ・セキュリティ・オペレーションに応答して、 シークレットおよびキー・マテリアルを生成し、 クライアント・メッセージに対する第１の終了ハッシュ
    を作成し、 サーバ・メッセージに対する第２の終了ハッシュを作成
    し、かつ終了メッセージを作成するオペレーションのセ
    ットを、プロセッサのセットの第２のプロセッサで実行
    し、かつセキュア・セッションを確立することを含むオ
    ペレーションを、命令が前記プロセッサのセットに実行
    させる機械可読媒体。
31. 【請求項３１】 オペレーションのセットが、プリ・マ
    スター・シークレットおよびクライアントの終了メッセ
    ージを暗号を解読することをさらに含む請求項３０に記
    載の機械可読媒体。
32. 【請求項３２】 オペレーションのセットが、乱数のセ
    ットを生成することをさらに含む請求項３０に記載の機
    械可読媒体。
33. 【請求項３３】 オペレーションのセットが、予測され
    た終了メッセージを作成することをさらに含む請求項３
    ０に記載の機械可読媒体。
34. 【請求項３４】 第２のセキュア・セッションを確立す
    るために第２のマクロ・セキュリティ・オペレーション
    を呼び出すことをさらに含む請求項３０に記載の機械可
    読媒体。