KR101413682B1 - 분기 명령 검증부를 구비한 중앙 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터, PDA, 핸드폰 등의 정보처리기기에 있어서, 컴퓨터 바이러스 또는 해킹에 의한 오작동을 방지하기 위한 중앙 처리 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 중앙 처리 장치는 분기 명령이 유효한지 검증하는 분기 명령 검증부와 상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증된 경우에, 상기 분기 명령을 실행하는 분기 명령 실행부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 분기 명령을 실행하기 전에, 상기 분기 명령이 컴퓨터 바이러스에 의한 감염, 또는 해킹에 의한 비정상적인 분기 명령인지 여부를 미리 검증하여 컴퓨터 바이러스에 의한 감염과 해킹에 의한 오작동을 방지하여 사용자의 보안을 유지하고 사용자 데이터의 파괴, 유출을 방지할 수 있다.

바이러스, 해킹, 중앙 처리장치, 분기 명령 검증, 블룸 필터, bloom filter

Description

분기 명령 검증부를 구비한 중앙 처리 장치{PROCESSOR HAVING INDIRECT BRANCH VALIDATION UNIT FOR SECURE PROGRAM EXECUTION}

도 1은 분기 명령 검증부가 없는 일반적인 중앙 처리 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따라 분기 명령 검증부(branch instruction validation unit)를 포함하는 중앙 처리 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 3은 현재 로드한 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합으로 구성된 참조표를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예로서 소정의 길이의 배열을 이용하여 구현된 분기 명령 검증부의 참조표를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라서 매우 적은 계산량을 가지는 간단한 해시 함수의 연산 과정을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라서 상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값을 섞는 다른 여러 가지 방법을 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라, 행렬의 원소 값을 이용한 H3 방식의 해시 함수의 동작을 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따라서 두 개의 배열을 직렬로 연결하여 구현된 분기 명령 검증부의 구조를 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명에 따라서 H3 방식의 해시함수를 이용해 순차적인 계산을 통하여 분기 명령을 검증하는 분기 명령 검증부의 구조를 도시한 도면이다.

도 10은 본 발명에 따라서 분기 예측부와 분기 산출부를 더 포함하는 중앙 처리 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 11은 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 단계를 포함하는 중앙 처리 장치의 분기 명령 실행 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다.

도 12는 특정 분기 명령에 대해 예측된 분기 목적 어드레스와 산출된 분기 명령 어드레스의 값이 동일하지 않은 경우에만 상기 분기 명령이 유효한지 검증하는 분기 명령 실행 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다.

도 13은 참조표를 이용하여 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 단계를 포함하는 분기 명령 실행 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다.

도 14는 해시 함수를 이용하여 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 단계를 포함하는 분기 명령 실행 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다.

본 발명은 컴퓨터, PDA, 핸드폰 등의 정보처리기기가 컴퓨터 바이러스 등으로 인하여 오작동 하는 것을 방지하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정보처리기기에 내장된 중앙 처리 장치가 컴퓨터 프로그램의 명령을 실행할 때 상기 명 령이 컴퓨터 바이러스 또는 해킹에 의한 비 정상적인 명령인지, 일반 프로그램에 의한 정상적인 명령인지 검증하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 컴퓨터 바이러스 방지 기술에 따르면, 기존에 발생한 컴퓨터 바이러스의 샘플을 수집하여 상기 컴퓨터 바이러스의 특징이 되는 일정한 문자열을 추출하고, 상기 문자열이 특정 컴퓨터의 파일 등에 존재하는지 여부를 이용하여 컴퓨터 바이러스에 감염 되었는지 여부를 판단하였다.

따라서, 새로운 컴퓨터 바이러스가 발생하면, 상기 새로운 컴퓨터 바이러스의 정체를 파악하고, 특징이 되는 문자열을 추출하여 상기 컴퓨터 바이러스에 대응하는 백신 프로그램이 개발되어야 하므로, 기존의 백신프로그램에 상기 컴퓨터 바이러스의 정보가 추가되기 전에는 상기 새로운 컴퓨터 바이러스에 대한 대비가 불가능하여, 새로운 컴퓨터 바이러스에 대한 피해는 막을 수 없었다. 또, 상기 컴퓨터 바이러스의 종류가 증가함에 따라서, 상기 특징이 되는 문자열의 종류도 비례하여 증가하게 되었고, 백신프로그램이 상기 문자열의 존재여부를 검사하는 과정에 소요되는 시간도 증가할 수 밖에 없었다.

컴퓨터가 해커에 의하여 컨트롤 플로우 공격을 받는 경우에, 해커는 컴퓨터의 취약점을 이용하여 특정 어드레스에 자신의 프로그램을 실행시키는 코드를 삽입한다. 공격을 받은 컴퓨터는 일반 프로그램을 실행하는 도중에 상기 코드에 의하여 해커의 프로그램이 시작되는 명령이 저장된 어드레스로 분기하고, 해커의 프로그램을 실행 함으로써 사용자의 의도와는 달리, 해커의 의도에 의하여 동작하게 된다.

종래의 기술로는, 해커의 공격으로 인하여 컴퓨터의 취약점이 공개되면, 프로그램의 제작사가 상기 취약점을 수정한 패치 프로그램을 이용하여 해커의 공격을 저지할 수 있을 뿐이고, 아직 공개되지 않은 수많은 취약점을 이용한 다른 공격에 대해 뚜렷한 해결책이 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 컴퓨터 바이러스를 감시, 치료하는 백신 프로그램에 의하지 않고, 상기 컴퓨터 바이러스에 의한 오작동을 방지하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 해커에 의해 공격을 당한 컴퓨터가, 해커가 삽입한 프로그램을 실행하는 것을 방지하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 이루고, 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일측에 따른 중앙 처리 장치는 분기 명령이 유효한지 검증하는 분기 명령 검증부 및, 상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증된 경우에, 상기 분기 명령을 실행하는 분기 명령 실행부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 중앙 처리 장치는 적어도 하나 이상의 분기 명령의 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합으로 구성된 참조표를 구비하고, 상기 특정 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합이 상기 참조표에 존재하지 않으면 상기 분기 명령을 유효하지 않은 분기 명령으로 판단하고, 상기 분기 명령을 실행하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따른 중앙 처리 장치는 기 설정된 길이의 배열을 구비하고, 프로그램 카운터에 저장된 분기 명령의 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합을 적어도 하나 이상의 해시함수에 입력하여 상기 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성하고, 상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 배열의 값에 기반하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 분기 명령이 유효하지 않으면 상기 분기 명령을 실행하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따른 분기 명령 실행 방법은, 중앙 처리 장치가 분기 명령을 실행하는 방법에 있어서 상기 분기 명령이 유효한지 검증하는 단계 및 상기 분기 명령이 유효하지 않은 것으로 검증되면, 상기 분기 명령을 실행하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명에서의 중앙 처리 장치는 소정의 알고리즘에 따라서 정해진 명령을 실행하는 장치로서, CPU, 프로세서 및 콘트롤러 등 이와 유사한 기능을 수행하는 장치들을 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

도 1은 분기 명령 검증부가 없는 일반적인 중앙 처리 장치의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도1을 참조하여 일반적인 중앙 처리 장치의 명령 실행 과정을 설명하기로 한다. 중앙 처리 장치(110)는 사용자가 원하는 결과를 산출할 수 있도록 구성된 프로그램을 수행한다. 프로그래머가 작성한 프로그램은 컴파일과정을 거쳐 상기 중앙 처리 장치가 실행할 수 있는 기계어 코드로 변환되어 외부 기억장치(120)에 저장된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 컴파일된 프로그램은 도 1과 같이 데이터 영역(121)과 코드 영역(122)가 분리되어 저장될 수도 있고, 데이터 영역(121)과 코드 영역(122)이 분리되지 않고 혼재되어 저장될 수 있다.

중앙 처리 장치(110)는 기억장치(120)의 코드 영역(122)에 저장된 명령을 로드한다. 상기 로드한 명령과 연관된 현재 어드레스 값은 프로그램 카운터에 저장되어 있다. 상기 명령은 기계어 코드의 형식으로 저장되어 있다. 중앙 처리 장치(110)는 상기 로드한 기계어 코드를 분기 명령 실행부(111)에서 실행 한다. 중앙 처리 장치(110)는 상기 로드한 명령이 분기 명령이 아닌, 일반 적인 명령이라면, 현재 로드한 명령과 연관된 현재 어드레스가 저장된 프로그램 카운터의 값을 증가 시켜 다음 명령이 저장된 어드레스를 가리키게 한다. 중앙 처리 장치는 다음 어드레스에 저장된 명령을 순차적으로 로드하며 정해진 작업을 수행한다.

만약 상기 로드한 명령이 특정 어드레스 위치의 명령을 실행하기를 요구하는 분기 명령이라면, 중앙 처리 장치(110)는 프로그램 카운터에 상기 특정 어드레스를 저장하고, 상기 특정 어드레스에 저장된 명령을 로드하여 상기 분기 명령 실행부(111)에서 실행 한다. 여기서 분기명령의 대상이 되는 명령이 저장된 저장부의 어드레스를 "분기 목적 어드레스"라고 한다.

만약 상기 로드한 명령이 특정 변수의 값에 따라서 분기할지 여부를 결정하는 명령이거나, 특정 변수의 값에 따라서 분기할 목적 어드레스의 값이 달라지는 명령이라면, 상기 특정 변수의 값을 검토하고, 그 결과에 따라서 다음 실행할 명령이 저장된 분기 목적 어드레스의 값을 프로그램 카운터에 저장한다.

중앙 처리 장치(110)은 분기 명령 실행부(111)에서의 실행한 결과 값을 데이터 영역(121)에 저장할 수 있다.

컴퓨터 바이러스, 또는 해커는 상기 컴퓨터의 취약점을 이용하여 상기 분기 여부를 결정하는 특정 변수의 값을 조작하거나, 분기 목적 어드레스의 값을 조작 함으로써, 정상적인 프로그램 수행 절차에 의한 분기 목적 어드레스에 저장된 명령을 수행하지 않고, 컴퓨터 바이러스, 또는 해커가 삽입해 놓은 명령이 저장된 어드레스로 분기하게 한다.

따라서, 현재 로드한 명령이 저장된 어드레스와 이웃한, 다음 어드레스에 저장된 명령을 순차적으로 수행하는 일반적인 명령의 경우에는 특별히 상기 명령을 검증할 필요가 없으나, 현재 로드한 명령과 이웃하지 않은 명령을 로드하여 실행하는 분기 명령의 경우에는 상기 분기 명령이 유효한 명령인지 여부를 검증하여 컴퓨터 바이러스, 또는 해커에 의한 피해를 막을 수 있다.

도 2는 본 발명에 따라 분기 명령 검증부를 포함하는 중앙 처리 장치의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 2를 참조하여 분기 명령 검증부를 포함하는 중앙 처리 장치의 구조를 설명하기로 한다.

중앙 처리 장치(210)의 외부에는 명령이 저장된 코드 영역(222)과 프로그램을 실행하기 위한 데이터가 저장된 데이터 영역(221)로 구성된 외부 기억장치(220)가 존재한다.

중앙 처리 장치(210)는 외부 기억 장치(220)의 코드 영역(222)에서 명령을 로드하고, 만약 상기 로드한 명령이 분기 명령이라면, 분기 명령 검증부(212)에서 상기 분기 명령이 유효한 명령인지 검증한다.

만약 분기 명령 검증부(212)에서 상기 분기 명령이 유효한 명령으로 검증하였다면, 분기 명령 검증부(212)는 상기 분기 명령이 유효하다는 분기 명령 유효신호를 분기 명령 실행부(211)로 전송한다. 상기 분기 명령 유효신호를 수신한 분기 명령 실행부(211)는 상기 분기 명령을 실행한다. 만약 상기 분기 명령 유효신호를 수신하지 못하거나, 유효하지 않은 분기명령이라는 신호를 수신한 분기 명령 실행부(211)는 상기 분기 명령을 수행하지 않는다.

본 발명의 일실시예에 따르면 분기 명령 검증부(212)가 상기 분기 명령을 유효하지 않은 명령으로 검증한 경우, 분기 명령 실행부(211)는 상기 분기 명령에 대하여 오류가 발생한 것으로 판단 하거나, 사용자에게 오류 발생 보고를 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 분기 명령이 유효하다는 분기 명령 유효 신호는 '1'로, 유효하지 않은 분기 명령이라는 분기 명령 유효신호는 '0'을 나타낼 수 있다.

도 3은 현재 로드한 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명 령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합으로 구성된 참조표를 도시한 도면이다. 이하 도 3을 참조하여 분기 명령의 검증 과정을 설명하기로 한다.

일례로서, 도3의 참조표는 중앙 처리 장치에 내장된 메모리에 저장될 수 있다.

중앙 처리 장치가 분기 명령을 실행 한다면, 상기 분기 명령과 관련하여 상기 분기 명령이 저장되어 있는 외부기억장치의 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 의해 실행될 다음 명령이 저장되어 있는 분기 목적 어드레스가 생성된다.

프로그램의 수행은 특정한 루틴을 반복하여 수행하거나, 특정한 분기 지점에서, 특정 변수의 값에 따라서 몇 가지 가능한 분기 목적 어드레스로 분기하여 이루어 지는 것이 보통이므로 상기 두 어드레스로 구성된 조합은 유한한 개수를 가진다.

예를 들어 실행해야 할 특정 분기 명령이, 특정 변수 'A'의 값이 '0'보다 큰 경우에는 제1 어드레스로 분기하고 'A'의 값이 '0'보다 작은 경우에는 제2 어드레스로 분기하여, 상기 제2 어드레스에 저장되어 있는 명령을 수행하는 분기 명령이라 가정하자.

중앙 처리 장치는 상기 특정 분기 명령을 수행하는 도중에 특정 변수 'A'의 값에 따라서, 제1 어드레스로 분기하거나, 제2 어드레스로 분기할 수 있을 뿐이다. 만약 분기 명령과 연관된 현재 어드레스가 외부 기억 장치의 상기 특정 분기 명령이 저장된 어드레스 값과 동일하고, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스의 값이 제3 어드레스를 가리키고 있다면, 상기 분기 명령은 정상적인 분기 명령이라 고 볼 수 없다. 따라서, 이 경우에는 분기 명령 검증부는 상기 분기 명령은 유효하지 않은 분기 명령이라는 분기 명령 유효신호를 분기 명령 실행부로 전송 한다.

도 3의 참조표에는 제1 분기명령과 연관된 현재 어드레스 값과 관련하여, 상기 분기 명령에 대한 제1 분기 목적 어드레스(311), 제2 분기 목적 어드레스(312), 제3 분기 목적 어드레스(313)이 저장되어 있다.

또한, 제2 분기명령과 연관된 현재 어드레스 값과 관련하여, 상기 분기 명령에 대한 제1 분기 목적 어드레스(321), 제2 분기 목적 어드레스(322), 제3 분기 목적 어드레스(323)가 저장되어 있다.

또한, 제3 분기명령과 연관된 현재 어드레스 값과 관련하여, 상기 분기 명령에 대한 제1 분기 목적 어드레스(331), 제2 분기 목적 어드레스(332), 제3 분기 목적 어드레스(333)이 저장되어 있다.

만약 프로그램 카운터에 제1 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값이 저장되어 있고, 상기 분기 명령의 실행 결과 얻어진 분기 목적 어드레스가, 상기 제1 분기 명령에 대한 제1, 제2, 제3 분기 목적 어드레스(311, 312, 313) 중의 하나라면 상기 분기 명령은 정상적인 분기 명령이라고 검증할 수 있다. 그러나 상기 분기 명령의 실행 결과 얻어진 분기 목적 어드레스가 상기 제1, 제2, 제3 분기 목적 어드레스(311, 312, 313)가 아닌 제4의 분기 목적 어드레스라면, 상기 분기 명령은 컴퓨터 바이러스 또는 해킹에 의한, 유효하지 않은 분기 명령으로 판단할 수 있다.

따라서, 분기 명령 검증부는, 정상적인 분기명령이 저장되어 있는 현재 어드레스 값과, 상기 정상적인 분기 명령에 의해 실행될 다음 명령이 저장되어 있는 분 기 목적 어드레스의 가능한 조합을 모두 구비하는 참조표를 이용하여, 특정 분기 명령이 저장되어 있는 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명령에 대한 목적 어드레스 값의 조합이 상기 참조표에 존재하면 상기 분기 명령은 유효한 분기명령으로 검증하고, 유효한 분기 명령임을 나타내는 분기 명령 유효신호를 분기 명령 실행부로 전송한다. 만약 특정 분기 명령이 저장되어 있는 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명령에 대한 목적 어드레스 값의 조합이 상기 참조표에 존재하지 않으면 상기 분기 명령은 유효하지 않은 분기 명령으로 검증하고, 상기 특정 분기 명령이 유효하지 않은 명령이라는 분기 명령 유효신호를 분기명령 실행부로 전송한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 컴퓨터, PDA, 핸드폰 등의 정보처리기기의 중앙 처리 장치는, 검증할 분기 명령의 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합으로 구성된 참조표를 구비한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 참조표는 상기 중앙 처리장치의 메모리 부분에 저장된다.

특정 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하기 위하여 프로그램 카운터에 저장된 상기 분기 명령의 어드레스 값과, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합이 상기 참조표에 존재하지 않으면 상기 분기 명령을 유효하지 않은 분기 명령으로 검증한다. 상기 분기 명령이 유효하지 않으면 중앙 처리 장치는 상기 분기 명령을 실행하지 않을 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 분기 명령 검증부는, 상기 검증 작업을 더욱 더 엄격하게 수행하기 위하여, 상기 분기 명령이 저장되어 있는 현재 어드레스 값과, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스의 값뿐만이 아니라, 상기 중 앙 처리 장치가 수행한 과거의 분기 명령 이력을 더 고려할 수 있다. 상기 분기 명령 검증부는, 상기 분기 명령이 저장되어 있는 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스의 값, 상기 분기 명령 이전에 수행하였던 분기 명령이 저장된 어드레스의 값의 조합으로 구성된 참조표를 구비하고, 상기 분기 명령이 저장된 어드레스 값, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값, 상기 분기 명령 이전에 수행하였던 분기 명령이 저장된 어드레스의 값의 조합이 상기 참조표에 존재하는 경우에만 상기 분기 명령이 정상적인 분기 명령인 것으로 검증할 수 있다. 만약 상기 참조표에 존재하지 않으면 비정상적인 분기 명령인 것으로 검증할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 분기 명령 검증부는, 상기 분기 명령 이전의 분기 명령에 대하여 분기 산출부가 산출한 과거의 분기 목적 어드레스와, 상기 분기 명령 이전의 분기 명령에 대하여 중앙 처리 장치가 실제로 분기한 분기 목적 어드레스를 더 고려하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증할 수 있다. 중앙 처리 장치가 실제로 분기한 분기 목적 어드레스는 중앙 처리 장치 내부의 분기 이력 시프트 레지스터에 저장되어 있다, 분기 명령 검증부는 분기 이력 시프트 레지스터에 저장된, 과거에 실제로 분기한 분기 목적 어드레스와 분기 명령부가 과거의 분기 명령에 대하여 산출한 분기 목적 어드레스를 서로 비교하여 만약 서로 일치 하지 않는다면 상기 분기 명령을 유효하지 않은 분기 명령으로 검증할 수 있다. 분기 명령 검증부는 상기 분기 명령 바로 이전의 분기 명령뿐만 아니라, 상기 분기 명령 이전의 수 개의 분기 명령에 대해서 산출된 분기 목적 어드레스와 분기 한 분기 목적 어드레스가 일치하는지 여부를 고려하여 상기 분기 명령을 검증할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 분기 명령 검증부는, 상기 검증 작업을 더욱 더 엄격하게 수행하기 위하여, 상기 분기 명령이 저장되어 있는 현재 어드레스 값과, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스의 값뿐만이 아니라, 상기 중앙 처리 장치가 수행한 과거의 명령 수행 이력을 더 고려할 수 있다. 상기 분기 명령 검증부는, 상기 분기 명령이 저장되어 있는 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스의 값, 상기 분기 명령 이전에 수행하였던 명령이 저장된 어드레스의 값의 조합으로 구성된 참조표를 구비하고, 상기 분기 명령이 저장된 어드레스 값, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값, 상기 분기 명령 이전에 수행하였던 명령이 저장된 어드레스의 값의 조합이 상기 참조표에 존재하는 경우에만 상기 분기 명령이 정상적인 분기 명령인 것으로 검증할 수 있다. 만약 상기 참조표에 존재하지 않으면 비정상적인 분기 명령인 것으로 검증할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예로서 소정의 길이의 배열을 이용하여 구현된 분기 명령 검증부의 참조표를 도시한 도면이다. 이하 도 4를 참조하여 분기 명령 검증 과정을 설명하기로 한다.

컴퓨터는 범용 정보 처리 장치로서, 그 중앙 처리 장치는 수많은 개수의 명령을 처리하므로, 분기 명령을 검증하는 분기 명령 검증부의 참조표는 매우 큰 용량을 차지하게 된다.

참조표의 용량이 너무 크면, 특정 분기 명령과 연관된 현재 어드레스의 값 및 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합이 상기 참조표에 있는지 여부를 판단하는데 많은 시간이 걸려 상기 중앙 처리 장치의 성능이 저하된다. 또, 상기 중앙 처리 장치 내에 넓은 면적을 차지하여 상기 중앙 처리 장치의 설계를 어렵게 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 상기 참조표를 블룸 필터(bloom filter)를 이용하여 구현할 수 있다. 블룸 필터는 주어진 원소가 어떤 집합에 속하는지 여부를 검사하는데 사용할 수 있는 자료구조의 일종이다. 블룸 필터는 기 설정된 길이의 배열로 구성되고, 소정의 해시함수(hash function)를 이용하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 값을 읽어, 이에 기반하여 주어진 원소가 상기 어떤 집합에 속하는지 여부를 검사한다.

블룸 필터는, 무한대 개수의 원소에 대하여 특정 집합에 속하는지 여부를 검사할 수 있지만, 원소의 수가 일정 개수 이상 늘어나면 오류가 발생할 수 있고, 또 원소의 개수가 늘어남에 따라서 상기 오류의 발생 가능성은 증가한다.

해시 함수는 임의의 데이터를 입력 받아 해시 값을 생성하는 함수로서, 해시 값이 다르다면 반드시 그 입력 데이터가 다른 특징을 가지는 함수이다. 입력 데이터의 한 비트만 달라진다고 해도, 해시함수의 출력인 해시 값은 크게 달라지게 된다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 분기 명령 검증부는 기 설정된 길이의 배열(430)을 구비하고, 상기 분기 명령 검증부는 적어도 하나 이상의 해시 함 수(421, 422, 423)에 검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합(410)을 입력하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성 한다. 상기 분기 명령 검증부는 상기 적어도 하나 이상의 어드레스 값에서의 상기 기 설정된 길이의 배열의 값(431, 432, 433)에 기반하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 판단할 수 있다.

검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합을 간단히 'B'(410)라고 하기로 하자.

해시 함수(421, 422, 423)는 상기 'B'값을 입력 받아, 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값을 생성한다. 도면의 실시예에서는 3개의 해시 함수(421, 422, 423)가 사용된 블룸 필터가 도시 되었다.

상기 분기 명령 검증부는 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값에 저장된 배열의 값(431, 432, 433)에 기반하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 판단한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 생성된 기 설정된 길이의 배열의 어드레스에 저장된 값이 모두 동일하면, 상기 분기 명령 검증부는 상기 분기 명령이 유효한 분기 명령이라고 검증한다. 도면에 도시된 실시예에서는 3개의 해시 함수에 의해 생성된 3개의 어드레스에 저장된 배열의 값이 모두 1로 동일하므로, 상기 분기 명령은 유효한 분기 명령으로 검증 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 중앙 처리 장치가 수행할 프로그램을 소정의 시간 동안 실행하고, 상기 프로그램이 수행한 분기 명령의 조합을 조사하여 상기 배열에 저장될 값을 결정할 수 있다.

만약 상기 적어도 하나 이상의 해시 함수(421,422, 423)에 의해 생성된 상기 배열의 어드레스에 저장된 상기 배열의 값이 서로 동일하지 않으면 상기 분기 명령 검증부는 상기 분기 명령이 유효하지 않은 것으로 검증할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 컴퓨터 PDA, 핸드폰 등의 정보처리기기의 중앙 처리장치는 기 설정된 길이의 배열을 구비한다. 특정 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하기 위하여, 프로그램 카운터에 저장된 상기 특정 분기 명령의 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합을 적어도 하나 이상의 해시 함수에 입력하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성한다.

중앙 처리 장치는 상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 기 설정된 길이의 배열의 값을 읽어, 상기 값을 비교한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 배열의 값이 모두 동일하면 상기 분기 명령은 유효한 것으로 검증할 수 있다. 만약 상기 배열의 값이 모두 '1'인 경우에 상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증한다면, 상기 배열의 값을 서로 논리곱(AND)연산 수행하여 간단히 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증할 수 있다.

해시 함수는 까다로운 성질을 가지고 있으므로, 이를 구현하기가 쉽지 않고, 그 계산 과정에 있어 소요되는 시간으로 인하여 중앙 처리 장치의 성능 저하를 초래하므로, 상기 성질을 만족하면서도 적은 계산량을 가지는 해시 함수를 사용하는 것이 분기 명령 검증부를 구현하는데 있어 매우 중요하다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라서 매우 적은 계산량을 가지는 간단한 해시 함수의 연산 과정을 도시한 도면이다. 이하 도 5를 참조하여 간단한 해시 함수의 연산 과정을 설명하기로 한다.

상기 간단한 해시 함수는 상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스(510)의 비트 순서를 셔플(shuffle)하고, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값(520)과 배타적 논리합(Exclusive OR)연산을 수행하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값(530)을 생성한다.

본 발명에서의 "셔플"은 특정 배열의 순서를 기 설정된 방법에 의하여 뒤바꾸는 것으로, 셔플 되기 전의 배열과 셔플된 후의 배열은 배열에 저장된 데이터의 순서가 바뀌었을 뿐, 그 데이터 값이 달라지는 것은 아니다.

도 5에 도시된 실시예에서는 일반적인 32비트 중앙 처리 장치를 가정하여 상기 어드레스 값(510, 520, 530)들은 모두 4바이트의 길이를 가지고 있다. 본 실시예에서는 8비트 단위의 바이트를 기준으로 상기 어드레스들을 셔플하지만, 비트 단위로 상기 어드레스를 셔플하는 것도 가능하다. 검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값(510)의 첫째, 둘째, 셋째, 넷째 바이트(511, 512, 513, 514)는 각각 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값(520)의 첫째, 셋째, 둘째, 넷째(521, 523, 522, 524)바이트와 배타적 논리곱 연산을 수행하여 각각 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스의 첫째, 셋째, 둘째, 넷째(531, 533, 532, 534)바이트를 생성 한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의하여 간단한 해시 함수가 상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값을 셔플하는 다른 여러 가지 방법을 도시한 도면이다. 이하 도 6을 참조하여 간단한 해시 함수의 연산 과정을 설명하기로 한다.

도 6의 a에 도시한 해시 함수는 검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값(610)의 첫째, 둘째, 셋째, 넷째 바이트가 각각 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값(620)의 넷째, 첫째, 둘째, 셋째 바이트와 배타적 논리곱 연산을 수행하여 각각 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스의 넷째, 첫째, 둘째, 셋째 바이트를 생성 한다.

도 6의 b에 도시한 해시 함수는 검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값(630)의 첫째, 둘째, 셋째, 넷째 바이트가 각각 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값(640)의 둘째, 셋째, 넷째, 첫째 바이트와 배타적 논리곱 연산을 수행하여 각각 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스의 둘째, 셋째, 넷째, 첫째 바이트를 생성 한다.

도 6의 c에 도시한 해시 함수는 검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값(650)의 첫째, 둘째, 셋째, 넷째 바이트가 각각 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값(660)의 첫째, 넷째, 셋째, 둘째 바이트와 배타적 논리곱 연산을 수행하여 각각 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스의 첫째, 넷째, 셋째, 둘째 바이트를 생성 한다.

도 6의 d에 도시한 해시 함수는 검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값(670)의 첫째, 둘째, 셋째, 넷째 바이트가 각각 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값(680)의 셋째, 둘째, 첫째, 넷째 바이트와 배타적 논리곱 연산을 수 행하여 각각 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스의 셋째, 둘째, 첫째, 넷째 바이트를 생성 한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 분기 명령 검증부에 사용되는 해시 함수는 SHA(Secure Hash Algorithm)-1 알고리즘, MD5(Message-Digest algorithm 5) 알고리즘, HMAC(keyed-Hash Message Authentication Code) 알고리즘, 및 AES(Advanced Encryption Standard) 표준 중에서 적어도 어느 하나 이상을 이용한 해시 함수일 수 있다.

SHA-1은 미국 NIST에 의해 개발된 SHS(secure hash standard) 내에 정의된 알고리즘이다. SHA-1은 1994년에 발간된 SHA의 개정판으로서, SHA 내에 남아있던 결함들을 수정한 것으로 암호학의 관점에서 매우 우수한 해시 함수로 평가되고 있다. 이 해시 함수는 길이 264 비트 이하의 메시지를 160 비트 길이의 축약된 메시지로 만들어낸다. 상기 SHA-1은 종래 널리 알려진 함수로, 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.

AES(Advanced Encryption Standard)은 'Rijndael' 이라고도 알려져 있으며 미국 정부 표준으로 지정된 블록 암호 형식이다. 이전의 DES(Data Encryption Standard)를 대체하며, 미국 표준 기술 연구소(NIST)가 5년의 표준화 과정을 거쳐 발표되었다. 블록의 크기로 128, 160, 190, 224, 256 비트를 사용할 수 있으며, 미국 표준으로 인정받은 것은 128비트이다. 상기 AES는 종래 널리 알려진 함수이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 SHA-1, MD5, HMAC, AES와 같은 우수한 해시 함수를 사용한다면 상기 블 룸 필터의 사용에 있어 오류가 발생할 가능성은 크게 줄어 들게 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라, 행렬의 원소 값을 이용한 H3 방식의 해시 함수의 동작을 도시한 도면이다. 이하 도 7을 참조하여 H3 방식의 해시 함수의 동작을 설명하기로 한다.

상기 해시 함수는 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)을 구비한다. 상기 해시 함수는 검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스의 조합(710)을 입력 받는다. 상기 조합에 상응하는 행렬(730)의 특정 열의 구성요소 각각을 논리곱 연산(751, 752, 753, 761, 762, 763) 수행하고, 상기 논리곱 연산 수행한 복수의 값들을 배타적 논리합 연산(754, 764)하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스(720)의 특정 비트를 구성한다.

검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스의 조합(710)은 i 비트의 길이를 가지고 있고, 상기 해시 함수의 출력인 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값(720)은 j 비트의 길이를 가지고 있다. 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)은 i x j 의 차원을 가진다.

상기 해시 함수의 i 비트의 입력을 X라고 하면, 상기 입력 비트는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬의 첫째 열과 연산을 수행하여 상기 해시 함수의 출력값의 첫째 비트를 구성한다.

상기 i 비트의 입력 X중에서 첫째 비트(711)는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)의 첫째 열의 첫째 행의 원소(731)와 논리곱(AND)연산(751)을 수행한다.

상기 i 비트의 입력 X중에서 둘째 비트(712)는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)의 첫째 열의 둘째 행의 원소(732)와 논리곱(AND)연산(752)을 수행한다.

상기 i 비트의 입력 X중에서 마지막 비트(713)는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)의 첫째 열의 마지막 행의 원소(733)와 논리곱(AND)연산(753)을 수행한다.

상기 논리곱 연산을 수행한 결과는 배타적 논리합(Exclusive-OR)연산이 수행(754)되어 그 결과가 상기 j비트의 해시 함수의 출력 중에서 첫째 비트(721)가 된다.

상기 i 비트의 입력 X중에서 첫째 비트(711)는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)의 둘째 열의 첫째 행의 원소(741)와 논리곱(AND)연산(761)을 수행한다.

상기 i 비트의 입력 X중에서 둘째 비트(712)는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)의 둘째 열의 둘째 행의 원소(742)와 논리곱(AND)연산(742)을 수행한다.

상기 i 비트의 입력 X중에서 마지막 비트(713)는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)의 둘째 열의 마지막 행의 원소(743)와 논리곱(AND)연산(743)을 수행한다.

상기 논리곱 연산을 수행한 결과는 배타적 논리합(Exclusive-OR)연산이 수행(764)되어 그 결과가 상기 j 비트의 해시 함수의 출력 중에서 둘째 비트(722)가 된다.

이와 같은 과정을 상기 j 비트의 해시 함수의 출력(720)을 구성하는 모든 비트의 값을 얻을 때까지 수행하면 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬을 이용하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값을 구할 수 있다.

본 발명에서의 H3 방식의 해시 함수는 도 7에서 설명하는 바와 같이, 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)을 구비하고, 상기 행렬과 상기 해시 함수의 입력과 소정의 논리연산을 수행하여 상기 기 설정된 길이의 행렬의 어드레스를 생성하는 함수를 말한다.

소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬(730)을 구비하고, 상기 행렬과 상기 해시 함수의 입력과의 논리곱(751, 752, 753, 761, 762, 763), 배타적 논리합(Exclusive-OR)연산(754, 764)에 의하여 상기 해시 함수의 출력을 구하는 방식에 따른다면, 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬의 값을 바꾸는 것만으로 같은 입력에 대하여 다른 어드레스를 생성하는 함수를 구현할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따라서 두 개의 배열을 직렬로 연결하여 구현된 분기 명령 검증부의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 8을 참조하여 분기 명령 검증 과정을 설명하기로 한다.

상기 분기 명령 검증부는 두 개의 배열(830, 831)로 구성된 기 설정된 길이의 배열과 수 개의 해시 함수(820, 821, 822, 823, 824, 825, 826, 827), 그리고 상기 기 설정된 길이의 배열에 저장된 값에 기반하여 검증할 분기 명령이 정상적인 분기 명령인지 여부를 판단하는 판단부(840)로 구성된다. 상기 수 개의 해시 함 수(820, 821, 822, 823, 824, 825, 826, 827)는 상기 간단한 해시 함수, SHA 또는 AES 방식의 해시함수, 그리고 H3방식의 해시 함수가 사용될 수 있다.

이를 달리 표현하면 상기 수 개의 해시 함수는 상기 기 설정된 길이의 배열을 구성하는 배열(830, 831)의 개수만큼의 그룹별로 구별된다. 도 8의 실시예에서는 상기 기 설정된 길이의 배열을 구성하는 배열이 2개이므로, 상기 해시 함수는 2그룹으로 분류될 수 있다. 상기 해시함수의 제1 그룹(820, 821, 822, 823)은 전체 배열에 대한 어드레스를 생성하는 것이 아니라, 배열 1에 대한 하위 어드레스만을 생성하고, 상기 해시 함수의 제2 그룹(824, 825, 826, 827)은 상기 배열 2에 대한 하위 어드레스 만을 생성한다.

도 8에서는 상기 분기 명령 검증부의 기 설정된 길이의 배열이 2개의 배열로 구성된 실시예를 예시하고 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분기 명령 검증부는, 상기 기 설정된 길이의 배열을 N개의 배열로 구성하고, 수 개의 해시 함수를 N개의 그룹별로 구별하여 분기 명령을 검증할 수 있다.

검증할 분기명령과 연관된 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합(810)이 상기 각각의 해시함수(820, 821, 822, 823, 824, 825, 826, 827)에 입력된다.

제1 그룹에 속한 해시 함수(820, 821, 822, 823)는 상기 제1 배열(830)의 어드레스 값을 생성하고, 제2 그룹에 속한 해시 함수(824, 825, 826, 827)는 상기 제2 배열(831)의 어드레스 값을 생성한다. 상기 제1, 제2 배열의 어드레스 값에 저장된 상기 기 설정된 길이의 배열의 값이 모두 동일하면 상기 검증할 분기 명령은 유효한 명령으로 검증할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 해시 함수(820, 821, 822, 823, 824, 825, 826, 827)가 생성한 제1, 제2 배열의 어드레스 값에 저장된 상기 기 설정된 길이의 배열의 값이 모두 1이라면 상기 해시 함수의 개수만큼의 출력을 논리곱(AND)연산(840)을 수행하여 손쉽게 상기 분기 명령이 상기 기 설정된 길이의 배열에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따라서 H3방식의 해시 함수를 이용하여 순차적인 계산을 통하여 분기 명령을 검증하는 분기 명령 검증부의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 9를 참조하여 분기 명령 검증 과정을 설명하기로 한다.

검증할 분기명령과 연관된 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합(910)이 상기 각각의 해시함수(921, 922, 923, 924)에 입력된다.

상기 각각의 해시 함수(921, 922, 923, 924)는 H3 방식이므로, 각각의 해시 함수(921, 922, 923, 924)는 소정의 비트 패턴으로 구성된 Q00, Q10, Q20, Q30 행렬(931, 932, 933, 934)을 구비한다.

각각의 해시 함수(921, 922, 923, 924)는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 Q00, Q10, Q20, Q30 행렬(931, 932, 933, 934)과 상기 검증할 분기명령과 연관된 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합(910)을 이용하여 상기 기 설정된 길이의 배열 (950)의 어드레스를 생성한다.

상기 해시 함수(921, 922, 923, 924)가 생성한 어드레스에서의 상기 기 설정 된 길이의 배열의 값을 모두 논리곱(AND)연산(960)하여 그 결과를 버퍼(buffer)(970)에 저장한다.

상기 해시 함수(921, 922, 923, 924)는 상기 소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬을 Q01, Q11, Q21, Q31(941, 942, 943, 944)로 교체하고 다시 검증할 분기명령과 연관된 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합(910)을 이용하여 다시 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값을 생성 한다.

상기 해시 함수(921, 922, 923, 924)가 생성한 어드레스에서의 기 설정된 길이의 배열의 값을 모두 논리곱(AND)연산(960)하고, 그 결과를 버퍼(970)에 저장된 결과와 다시 논리곱 연산(AND)을 수행한다.

만약 Q00, Q10, Q20, Q30 행렬(931, 932, 933, 934)을 이용한 해시 함수(921, 922, 923, 924)와 Q01, Q11, Q21, Q31 행렬(941, 942, 943, 944)을 이용한 해시 함수(921, 922, 923, 924)가 생성한 어드레스에서의 상기 기 설정된 길이의 배열의 값이 모두 1로 동일하면 상기 논리곱 연산의 수행 결과는 1이 된다. 따라서 상기 논리곱 연산의 결과가 1이라면 상기 분기 명령은 유효한 분기 명령으로 검증할 수 있다.

8개의 해시 함수를 이용하여 한 번에 계산하지 않고, 4개의 해시 함수를 이용하여 순차적으로, 2번에 걸쳐 계산하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하면, 중앙 처리 장치 내에서 상기 분기 명령 검증부가 차지하는 면적을 줄일 수 있어, 상기 분기 명령의 검증에 소요되는 시간에 민감하지 않은 경우에 유용하다. 본 발명의 실시예에 따라서, 2개의 해시 함수를 이용하여 4번에 걸쳐 계산을 반복하여 상기 분기 명령이 유효한 분기 명령인지 여부를 결정할 수도 있다.

도 10은 본 발명에 따라서 분기 예측부와 분기 산출부를 더 포함하는 중앙 처리 장치의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 10을 참조하여 분기 명령 검증 과정을 설명하기로 한다.

상기 중앙 처리 장치(1010)의 외부의 외부 기억장치(1020)는 데이터 영역(1021)과 코드영역(1022)으로 구분되어 중앙 처리 장치(1010)가 수행할 프로그램이 저장되어 있다.

일반적으로 중앙 처리 장치와 외부 기억 장치간의 데이터 교환에 소요되는 시간은 상기 중앙 처리 장치 내부에서 데이터 교환에 소요되는 시간보다 훨씬 긴 것이 보통이므로, 중앙 처리 장치는 분기 명령의 경우에, 상기 분기 명령의 실행 결과 분기될 분기 목적 어드레스의 값을 분기 예측부(1013)에서 예측 한다.

상기 예측한 결과에 기반하여 분기 명령 실행부(1011)는 외부 기억장치(1020)의 상기 분기 목적 어드레스에 저장된 명령을 미리 로드하고 상기 미리 로드한 명령을 실행한다.

분기 산출부(1014)는 상기 분기 명령이 특정 변수의 값에 의하여 분기 여부가 결정되거나, 분기 목적 어드레스의 값이 달라진다면, 상기 특정 변수의 값을 실제로 검토하여 분기 목적 어드레스의 값을 정확히 산출한다.

만약 분기 예측부(1013)에서 예측한 분기 목적 어드레스의 값과, 상기 분기 산출부(1014)에서 산출한 분기 목적 어드레스의 값이 동일하지 않다면, 분기 명령 실행부(1011)는 상기 미리 로드하여 실행한 명령의 실행 결과를 폐기하고, 상기 분기 산출부(1014)에서 산출한 분기 목적 어드레스에 저장된 명령을 다시 로드하여 실행하게 된다.

만약 분기 예측부(1013)에서 예측한 분기 목적 어드레스의 값과, 분기 산출부(1014)에서 산출한 분기 목적 어드레스의 값이 동일하면, 분기 명령 실행부(1011)은 상기 미리 로드하여 실행한 명령의 실행 결과를 저장하여, 상기 프로그램의 실행 속도를 향상시킨다.

분기 예측부(1013)는 정적, 또는 동적 예측 기법을 사용하여 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스를 예측한다. 분기 예측부(1013)에서 예측한 분기 목적 어드레스는 컴퓨터 바이러스나 해커의 침입을 받지 않았기 때문에 상기 분기 명령에 연관된 현재 어드레스 값과 분기 예측부(1013)에서 예측한 분기 목적 어드레스 값의 조합은 상기 예측된 분기 목적 어드레스 값이 분기 산출부(1014)에서 산출한 분기 목적 어드레스와의 일치하는지 여부에 관계없이 유효한 조합 중의 하나가 된다.

따라서, 검증할 분기 명령과 분기 예측부(1013)에서 예측한 분기 목적 어드레스 값의 조합은 언제나 분기 명령 검증부(1012)의 참조표에 존재하는 조합으로서, 상기 분기 명령은 유효한 분기 명령이다.

그러나 만약 컴퓨터 바이러스에 감염되거나 해커가 침입하여 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스의 값을 결정하는 특정 변수의 값이 조작 된다면 분기 명령 예측부(1013)에서 예측한 분기 목적 어드레스의 값과 분기 산출부(1014)에서 산출한 분기 목적 어드레스의 값이 서로 상이하게 된다.

물론 분기 예측부(1013)에서 분기 목적 어드레스를 잘못 예측한다면 분기 예측부(1013)에서 예측한 분기 목적 어드레스의 값과 분기 산출부(1014)에서 산출한 분기 목적 어드레스의 값이 동일하지 않을 수도 있다.

그러나 일단 분기 산출부(1014)에서 산출한 분기 목적 어드레스는 상기 분기 목적 어드레스를 결정하는 특정 변수값이 컴퓨터 바이러스나 해커에 의해 조작되었을 가능성이 있는데, 상기 분기 목적 어드레스가 분기 예측부(1013)에서 예측한 분기 목적 어드레스와 동일하면 검증할 분기 명령과 연관된 현재 어드레스와 분기 산출부(1014)에서 산출한 분기 목적 어드레스 값의 조합은 분기 명령 검증부의 참조표에 존재하는 조합으로서, 상기 분기 명령은 유효한 분기 명령이라는 것은 확인할 수 있다.

분기 명령의 유효성을 검증하면 중앙 처리 장치가 안전하게 동작할 수는 있으나 유효성을 검증하는데 소요되는 시간으로 인하여 상기 중앙 처리장치의 명령 처리 성능은 떨어지게 된다. 만약 분기 예측부에서 예측한 분기 목적 어드레스의 값과 분기 산출부에서 산출한 분기 목적 어드레스의 값이 서로 동일하면 상기 분기 명령이 유효한 것으로 가정하여 상기 분기 명령 검증부가 동작하지 않고, 상이한 경우에만 상기 분기 명령이 유효한지 상기 분기 명령 검증부가 검증한다면 상기 중앙 처리 장치의 명령 수행 성능을 크게 개선 할 수 있다.

도 11은 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 단계를 포함하는 중앙 처리 장치의 분기 명령 실행 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다. 이하 도 11을 참조하 여 중앙 처리 장치의 분기 명령 실행 방법을 설명하기로 한다.

단계(S1110)에서 중앙 처리 장치는 특정 분기 명령을 실행하기 위하여 외부 저장장치에 저장되어 있는 상기 특정 분기 명령을 로드한다. 이때 상기 중앙 처리 장치의 프로그램 카운터에는 상기 특정 분기 명령의 어드레스 값이 저장된다. 중앙 처리 장치는 단계(S1120)에서 상기 로드한 특정 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하고, 유효한 분기 명령이라고 검증되면 단계(S1130)에서 상기 분기 명령을 실행한다.

만약 유효하지 않은 분기 명령이라고 검증되면, 단계(1140)상기 중앙 처리 장치가 실행하려는 프로그램은 컴퓨터 바이러스에 감염되거나, 해커에 의해 해킹된 프로그램이라고 판단하여 상기 프로그램의 실행을 중지한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 단계(S1120)에서 분기 명령을 유효하지 않은 분기 명령으로 검증한 경우, 단계(S1140)에서 상기 분기 명령에 대하여 오류가 발생한 것으로 판단 하거나, 사용자에게 오류 발생 보고를 할 수 있다.

도 12는 특정 분기 명령에 대해 예측된 분기 목적 어드레스와 산출된 분기 명령 어드레스의 값이 동일하지 않은 경우에만 상기 분기 명령이 유효한지 검증하는 분기 명령 실행 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다. 이하 도 12를 참조하여 분기 명령 실행 방법을 설명하기로 한다.

단계(S1210)에서, 중앙 처리 장치는 특정 분기 명령을 실행하기 위하여 외부 저장장치에 저장되어 있는 상기 특정 분기 명령을 로드한다. 이때 상기 중앙 처리 장치의 프로그램 카운터에는 상기 특정 분기 명령의 어드레스 값이 저장된다.

중앙 처리 장치는 단계(S1220)에서 상기 로드한 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스를 예측하고, 단계(S1230)에서 상기 로드한 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스를 산출한다.

상기 예측된 분기 목적 어드레스는 과거의 분기이력 등을 고려한 것이고, 상기 산출된 분기 목적 어드레스는 상기 분기 명령의 분기 목적 어드레스를 결정하는 특정 변수 값들을 고려한 것이므로, 산출된 분기 목적 어드레스는 부정확한 값이지만, 예측된 분기 목적 어드레스는 정확한 값이다. 그러나 분기 목적 어드레스를 결정하는 특정 변수 값은 컴퓨터 바이러스나 해커에 의하여 조작된 값일 수 있으므로, 산출된 분기 목적 어드레스는 상기 검증할 분기 명령과 관련 없는, 전혀 엉뚱한 어드레스로서, 해커가 삽입해 놓은 명령을 실행 시키는 것일 수 있다. 반면에, 예측된 분기 목적 어드레스는 상기 검증할 분기 명령이 선택 가능한 수 개의 분기 목적 어드레스 중의 하나를 선택한 것이므로, 컴퓨터 바이러스나 해커에 의한 영향을 의심할 필요가 없다.

단계(S1240)에서, 중앙 처리 장치는 예측된 분기 목적 어드레스와 산출된 분기 목적 어드레스가 동일한지 여부를 판단한다. 만약 동일하면 상기 분기 명령은 컴퓨터 바이러스나 해커에 의해 영향 받지 않은 유효한 분기 명령인 것으로 판단할 수 있어, 단계(S1250)에서 상기 분기 명령을 실행한다.

만약 상기 예측된 분기 목적 어드레스와 상기 산출된 분기 목적 어드레스가 동일하지 않다면, 단계(S1260)에서 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증한다. 만약 상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증되면, 단계(S1250)에서 상기 분기 명령 을 실행하고, 상기 분기 명령이 유효하지 않은 것으로 검증되면 단계(S1270)에서 상기 분기 명령을 실행하도록 하는 프로그램의 실행을 중지할 수 있다.

도 13은 참조표를 이용하여 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 단계를 포함하는 분기 명령 실행 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다. 이하 도 13을 참조하여 분기 명령 실행 방법을 상세히 설명하기로 한다.

단계(S1310)에서 컴퓨터, PDA, 핸드폰 등의 정보처리기기의 중앙 처리 장치는, 특정 분기 명령을 실행하기 위하여 외부 저장장치에 저장되어 있는 상기 특정 분기 명령을 로드한다. 이때 상기 중앙 처리 장치의 프로그램 카운터에는 상기 특정 분기 명령의 어드레스 값이 저장된다.

중앙처리장치는 단계(S1320)에서 상기 분기 명령의 분기 조건 등을 고려하여 상기 로드한 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스를 산출한다.

단계(S1330)에서, 상기 중앙처리 장치는 적어도 하나 이상의 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 적어도 하나 이상의 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합으로 구성된 참조표에, 상기 로드한 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 산출한 목적 어드레스의 조합이 존재하는지 여부를 판단한다.

만약 상기 로드한 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 산출한 목적 어드레스 값의 조합이 상기 참조표에 존재 한다면 단계(S1340)에서 상기 분기 명령은 유효한 분기 명령으로 검증하고, 단계(S1350)에서 상기 분기 명령을 실행한다.

만약 상기 로드한 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 산출한 목적 어드레스 값의 조합이 상기 참조표에 존재하지 않는 다면, 단계(S1360)에서 상기 분기 명령은 유효하지 않은 분기 명령으로 검증하고, 단계(S1370)에서 상기 분기 명령을 실행하도록 하는 프로그램의 실행을 중지한다.

도 14는 해시 함수를 이용하여 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 단계를 포함하는 분기 명령 실행 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다. 이하 도 14를 참조하여 분기 명령 실행 방법을 상세히 설명하기로 한다.

단계(S1410)에서 컴퓨터, PDA, 핸드폰 등의 정보처리기기의 중앙 처리 장치는, 특정 분기 명령을 실행하기 위하여 외부 저장장치에 저장되어 있는 상기 특정 분기 명령을 로드한다. 이때 상기 중앙 처리 장치의 프로그램 카운터에는 상기 특정 분기 명령의 어드레스 값이 저장된다.

중앙 처리장치는 단계(S1420)에서 상기 분기 명령의 분기 조건 등을 고려하여 상기 로드한 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스를 산출한다.

단계(S1430)에서는 적어도 하나 이상의 해시 함수에 상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합을 입력한다.

단계(S1440)에서는 상기 적어도 하나 이상의 해시 함수가 기 설정된 길이의 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성한다. 상기 해시 함수는 상기 분기 명령의 어드레스 값을 셔플하고, 상기 셔플한 값을 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값과 배타적 논리합 연산을 수행하는 것일 수도 있고, 소정의 비트패턴으로 구성된 행렬을 이용한 것일 수도 있다.

단계(S1450)에서는 상기 생성한 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 기 설정된 길이의 배열의 값을 읽어 상기 배열의 적어도 하나 이상의 값들을 비교한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 기 설정된 길이의 배열의 적어도 어느 하나 이상의 값이 모두 동일하면 단계(S1460)에서 상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증할 수 있다. 만약 상기 기 설정된 길이의 배열의 적어도 어느 하나 이상의 값이 모두 '1'인 경우에 상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증한다면, 상기 배열의 적어도 어느 하나 이상의 값을 논리곱 (AND)연산을 수행하여 그 결과가 '1'이 된다면 상기 분기 명령은 유효한 것을 검증할 수 있다.

만약 상기 분기 명령이 유효한 분기 명령으로 검증 된다면 단계(S1470)에서 상기 분기 명령을 실행한다.

만약 단계(S1450)에서 상기 기 설정된 길이의 배열의 적어도 어느 하나 이상의 값이 모두 동일하지 않다면, 단계(S1480)에서 상기 분기 명령은 유효하지 않은 분기 명령으로 검증할 수 있다. 단계(S1490)에서 상기 분기 명령을 실행하도록 하는 프로그램의 실행을 중지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 컴퓨터 바이러스를 감시, 치료하는 백신프로그램에 의하지 않고, 컴퓨터 바이러스 컴퓨터 바이러스에 의한 오작동을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 해커에 의해 공격 당한 컴퓨터가, 해커가 삽입한 프로그램을 실행하는 것을 방지하여, 사용자의 자료와 기밀을 보호할 수 있다.

Claims (30)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 중앙처리장치에 있어서,

   분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 분기 명령 검증부; 및

   상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증된 경우에, 상기 분기 명령을 실행하는 분기 명령 실행부

   를 포함하고,

   상기 분기 명령 검증부는,

   상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값 및 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합에 기반하여 상기 분기 명령이 유효한지 검증하고,

   기 설정된 길이의 배열을 구비하고,

   적어도 하나 이상의 해시 함수에 상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합을 입력하여 상기 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성하고,

   상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 배열의 값에 기반하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 분기 명령 검증부는,

   적어도 하나 이상의 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값 및 상기 적어도 하나 이상의 현재 어드레스 값과 연관된 적어도 하나 이상의 목적 어드레스 값의 조합으로 구성된 참조표

   를 포함하고,

   상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합이 상기 참조표에 기반하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 것을 특징으로 하는 중앙처리장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 분기 명령 검증부는,

   상기 분기 명령 이전의 명령 실행 이력을 더 고려하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 분기 명령 검증부는,

   상기 분기 명령 이전의 분기 이력을 더 고려하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 분기 명령 검증부는,

   상기 분기 명령 이전의 분기 명령에 대하여 산출된 분기 목적 어드레스와, 상기 분기 명령 이전의 분기 명령에 대하여 분기한 분기 목적 어드레스를 더 고려하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
10. 삭제
11. 제5항에 있어서, 상기 분기 명령 검증부는,

    상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 배열의 값이 모두 동일한 경우에 상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
12. 제5항에 있어서, 상기 해시 함수는

    상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값의 비트 순서를 기 설정된 방법으로 셔플하여, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값과 배타적 논리합 연산을 수행하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값을 생성하는 것임을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
13. 제5항에 있어서, 상기 해시 함수는

    SHA(Secure Hash Algorithm)-1 알고리즘, MD5(Message-Digest algorithm 5) 알고리즘, HMAC(keyed-Hash Message Authentication Code) 알고리즘, 및, AES(Advanced Encryption Standard) 표준 중에서 적어도 어느 하나 이상을 이용한 것임을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
14. 제5항에 있어서, 상기 해시 함수는,

    소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬을 구비하고,

    상기 조합과 상기 조합에 상응하는 상기 행렬의 특정 열의 구성요소 각각을 논리곱 연산 수행하고,

    상기 논리곱 연산 수행한 복수의 값들을 서로 배타적 논리합 연산하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스를 생성하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
15. 제5항에 있어서,

    상기 적어도 하나 이상의 해시 함수는 적어도 하나 이상의 그룹으로 분할되고,

    상기 적어도 하나 이상의 그룹별로 상기 기 설정된 길이의 배열의 소정의 영역이 할당되고,

    상기 적어도 하나 이상의 해시 함수는 상기 해시 함수가 속한 그룹에 할당된 상기 소정의 영역에 대한 하위 어드레스 값만을 생성하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 분기 명령 검증부는,

    상기 조합과 제1 행렬을 구비한 해시 함수를 이용해 상기 기 설정된 길이의 배열의 제1 어드레스를 생성하고, 상기 배열의 제1 어드레스에서의 제1 값을 버퍼에 저장하고,

    상기 조합과 제2 행렬을 구비한 해시 함수를 이용해 상기 기 설정된 길이의 배열의 제2 어드레스를 생성하여,

    상기 버퍼에 저장된 상기 배열의 제1 값 및, 상기 배열의 제2 어드레스에서의 제2 값에 기반하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증 하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 분기 명령 검증부는,

    상기 버퍼에 저장된 상기 배열의 제1 값과 상기 배열의 제2 어드레스에서의 제2 값의 동일성을 기반으로 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
18. 삭제
19. 중앙 처리 장치에 있어서,

    기 설정된 길이의 배열을 구비하고,

    프로그램 카운터에 저장된 분기 명령의 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합을 적어도 하나 이상의 해시함수에 입력하여 상기 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성하고,

    상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 배열의 값에 기반하여 상기 분기 명령이 유효한지 여부를 판단하고,

    상기 판단 결과, 상기 분기 명령이 유효하지 않으면 상기 분기 명령을 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
20. 제19항에 있어서,

    상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 배열의 값이 모두 동일하지 않으면 상기 분기 명령이 유효하지 않은 것으로 검증하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 해시 함수는

    상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값의 비트 순서를 기 설정된 방법으로 셔플(shuffle)하여, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값과 배타적 논리합(Exclusive OR)연산을 수행하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값을 생성하는 것임을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 해시 함수는,

    소정의 비트 패턴으로 구성된 행렬을 구비하고,

    상기 조합과 상기 조합에 상응하는 상기 행렬의 특정 열의 구성요소 각각을 논리곱 연산 수행하고,

    상기 논리곱 연산 수행한 복수의 값들을 서로 배타적 논리합 연산하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스를 생성하는 것을 특징으로 하는 중앙 처리 장치.
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 중앙 처리 장치가 분기 명령을 실행하는 방법에 있어서,

    상기 분기 명령이 유효한지 여부를 검증하는 단계; 및

    상기 분기 명령이 유효하지 않은 것으로 검증되면, 상기 분기 명령을 실행하지 않는 단계

    를 포함하고,

    상기 분기 명령이 유효한지 검증하는 단계는,

    적어도 하나 이상의 해시 함수에 상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값과 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값의 조합을 입력하는 단계;

    상기 적어도 하나 이상의 해시 함수가 기 설정된 길이의 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성하는 단계; 및

    상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 배열의 값을 비교하여 상기 분기 명령이 유효한지 검증하는 단계

    를 포함 하는 것을 특징으로 하는 분기 명령 실행 방법.
28. 제27항에 있어서,

    상기 적어도 하나 이상의 해시 함수가 기 설정된 길이의 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성하는 단계는,

    상기 분기 명령과 연관된 현재 어드레스 값의 비트 순서를 기 설정된 방법으로 셔플(shuffle)하여, 상기 분기 명령에 대한 분기 목적 어드레스 값과 배타적 논리합(Exclusive OR)연산을 수행하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스 값을 생성하는 것임을 특징으로 하는 분기 명령 실행 방법.
29. 제27항에 있어서,

    상기 적어도 하나 이상의 해시 함수가 기 설정된 길이의 배열의 적어도 하나 이상의 어드레스 값을 생성하는 단계는,

    상기 조합과 상기 조합에 상응하는 행렬의 특정 열의 구성요소 각각을 논리곱 연산 수행하는 단계; 및

    상기 논리곱 연산 수행한 복수의 값들을 서로 배타적 논리합 연산하여 상기 기 설정된 길이의 배열의 어드레스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분기 명령 실행 방법
30. 제27항에 있어서, 상기 분기 명령이 유효한지 검증하는 단계는,

    상기 적어도 하나 이상의 어드레스에 저장된 상기 배열의 값이 모두 동일한 경우에 상기 분기 명령이 유효한 것으로 검증하는 것을 특징으로 하는 분기 명령 실행 방법.

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