TW552505B - Method and apparatus for secure execution using a secure memory partition - Google Patents

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叹505 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明 本發明之實施例相關於在一處理器中之 是本發明、人 仃’特別 月關於用於使用一安全記憶體部分之安全執 種万法及装置。 钒仃艾一 :連二:腦中巨大之增加量已經增加一健全之安全基 重要性。係可以使用—電腦系統之安全裝置以 經杈權存取（例如從網際網路）。對於致能基於 網際網路之使用，保護執行之隱密及完整之一安全執行跟 ^係重要°係也可以使用備有用於出版之軟體或儲存在媒 體上足内容（例如電影）例如數位多用途光碟（DVDs)或唯 光碟（CD-R0Ms)之複製保護之一安全執行環境。 安全執行包含確保執行之完整及確保密碼及資料之 密。不同類型之威脅可以導致一系統之完整或隱密之一 ¥。例如，有惡意之軟體係可以利用在作業系統中之 點。沒有處理器支援，直接記憶體存取裝置係可以讀取 體纪丨思體。係可以使用一邏輯分析器觀察在處理器及記 體之間之通信。取得一處理器之内建除錯模式及探測 式’或其貫體修改在系統中連接之元件以觀察及修改在 件之間之通信之優勢，攻擊係也可以成功。一攻擊者也 以提供硬體一不正常電壓、溫度或頻率以便危害系統之 行及可能導致硬體“洩漏，，隱密。此外，一攻擊者可以選 性移去處理層來暴露裝置架構隱藏之隱密或使用一離子 束來檢查在裝置内信號之流程。 防 之 環 讀 隱 危 弱 實 憶 模 元 可 光 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552505 經濟部智慧財產局員工消費合作社印髮 A7 、發明說明（2 , ， :如使用那些根據係需要保留隱密 公用/隱密鍵値密瑪$ &、 在〶村或岔碼之 用之編碼程序：τ斤;#些…合。在—些案例中，使 密方面。中門= 密碼之效能係在保留键俊隱 因爲控制…:；式之控制流程資訊’係不應該 露。在本重:：：使程式比較容易決定隱密鍵値而暴 用消除Jt:料::架構之條件配置能力係可以使 求。部分：碼：難以設計密碼以符合本需 應用。在二 序本身之隱密方面，用於-雄 " 本衣例中，即使執行密碼，除輸入資 間結果外，執行環境需要確保係保留隱密。 中 在一些系統中，係使用_如令 哭、— 、 扣疋女全處理器保護一主虛揮 枓有已之系統在主處理器内沒有備有用於 値跑攻擊者使用，例如，有惡意之如-鍵 存取裝置、邏輯分析器 '利用系統除錯/二則==體 改硬體以暴露隱密。 ：或修 J式之説明 旧係一部分方塊圖，根據本發明之— 執行之電腦系統。 彳J Λ文全 圖2係一部分方塊圖，根據本發明之—實施 執行兀件及備有一安全部分之一記憶體之處理器。" 圖3係虛擬及實體記憶體部分之部分方塊圖。 圖4揭示一流程圖，根據本發明實施例處理―指人、— 方法。 9 7 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 552505

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（3 ) 声 圖5揭示根據本發明實施例另一方法之處理一指令之流 程圖。 ” 詳細説明 藉由儲存敏感密碼及資料在備有本發明之實施例之一安 全記憶體部分中用於安全執行。敏感密碼及資料可以包含 使用來核對在一網路上接收之傳送之密碼及資料之確實^ 及完整及可以包含儲存在一媒體上例如一 DVD或cd_r〇M 之内容。係可以藉由架構如在處理器之一般定址空間之一 疋址範圍定義一安全記憶體部分。該部分可以係虛擬記憶 體配置及實體記憶體配置之一定址範圍。定址範圍係可以 藉由一基本定址及一範圍指定。安全記憶體部分可以具有 一固定進入點。在一另外實施例中，敏感密碼及資料係藉 由在處理态上之硬體，在敏感密碼及資料係寫入記憶體之 前編碼，及在敏感密碼及資料係讀取回來進入記憶體之後 解碼’以保護所示之敏感密碼及資料。本發明之不同實施 例備有保護對抗不同等級之威脅。實施例備有一高度之保 護對抗根據有惡意之軟體、智慧1/〇裝置、使用一邏輯分 析器攻擊，及包含處理器拔出插座及配置處理器在一完整 危險之平台中之硬體攻擊。 二^±執行系統之實施例 圖1係一部分方塊圖，根據本發明實施例可以安全執行 之一電腦系統。電腦100包含元件1 〇 1，其可以包含一處理 為110、晶片組102、系統記憶體120、網路介面卡103、非 揮發性大量儲存器104、輸入/輸出（I/O)裝置107，及基本 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Ό X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·-----—訂---------* 552505 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 輸入/輸出系統（BIOS)ROM 108。處理器110係可以輕合於 晶片組102。術語“耦合，，包含一直接連結，一間接連結， 及間接通信等。晶片組102係也可以耦合於系統記憶體 120、網路介面卡1〇3、非揮發性大量儲存器1〇4、輸入/輸 出裝置107，及BI0S R0M 1〇8。這些裝置係可以在一匯流 排上或匯流排例如一系統匯流排、週邊元件介面匯流 排等耦合於晶片組102。網路介面卡1〇3係可以耦合於一網 路130。電腦100可以包含另外元件例如一副處理器、數

機等。 W 處理器lio可以係一個一般用途微處理器，例如藉由〗nw C〇rP· of Santa Clara，California 製造之 一 ρΕΝτιυΜ 處理 器。在另外-實施例中，處理器可以係一應用特性積體電 路（ASIC)、控制器、微控制器等。晶片組1〇2可以係一個 或更多«電路晶片組，作用如—集線器或用於在處理器 及電腦系統之其它^件之間資料轉換之磁蕊。在_實施例 中，晶片組1〇2可以包含-記憶體控制集線器（mch),其 執行係已知如“北電橋功能，，及一於 及輸入/輸出控制集線器 (ICH)，其執行係已知如“南電擒 私偽功此。系統記憶體120係 適合於儲存數位資訊之任何裝置，例如—動態隨機存取記 憶體（DRAM)、-靜態隨機存取記憶體（sram)等，或相關 H施例中’系統記憶體⑶係—揮發性 記憶體。處理器110、晶片組109、多 Θ ! 102、系統記憶體120，及 BIOS ROM 108係可以配置在雪脫〗 息在兒恥100中之一系統主機板 上0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------->^1·--------. 7- 552505 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（5 網路介面卡'103可以包含使用一標準化網路通信協定通 信t邏輯。網路丨3〇可以係一本地或寬域電腦及可以係， 例如’一内部網路或網際網路。非揮發性大量儲存器1〇4 可以係任何裝置或適合於儲存數位資訊之裝置，例如快閃 記憶體、一硬碟、一光學數位儲存裝置、一磁電儲存裝 置、DVD、CD_R〇M等，或相關之任何組合。如圖丄所示非 揮發性大量儲存器1〇4包含一光學儲存器1〇5及一軟碟驅動 器1〇6。輸入/輸出裝置107可以係一鍵盤、滑鼠、顯示螢 幕、印表機等，或相關之任何組合。BI〇s R〇M 1〇8也包 含控制如鍵盤，顯示螢幕，磁碟機，序列式通訊之週邊裝 置之密碼。BI0S R0M 108也可以包含用來執行其它多方 面之功能之密碼。 圖2係一部分方塊圖，根據本發明之—實施例具有安全 執行元件及備有-安全部分之—記憶體之—處理器。圖2 揭示-處理器210及-系統記憶體2 2 Q其係—電腦系統之部 分，例如，在圖1中揭示之電腦系統1〇〇。處理器2ι〇及一 系統記憶體2 2 0可以係相同如圖i之處理器i i q及系统記情 體12 〇。例如’處理器2 i 〇係可以通過一晶片組例如圖(之 晶片組102韓合於系統記憶體220，。 處理器210可以包含執行單元211，例如，其係可以搞合 =存器構案212之-程序邏輯單元。暫存器㈣212可以 包含複數暫存器例如一般用沴斬左 j連暫存态、旗標暫存器、一指 不指標、索引暫存器等，岑相關士 、 4相關（任何組合。暫存器檔案 212可以包含安全邵分暫存哭 节仔斋214。執行單元211係耦合於 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 i(2l0— x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 ϋ ϋ n n n 1^1 ϋ-^-口、 MM ΗΙΜΜ ΗΒΙΗ I I 響丨 552505 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（6 ) 声 一工作晶片組基本輸入/輸出系統（BI〇s)21 5、處理器键値 儲存元件216，及隨機數字產生器（RNG)單元217。工作晶 片組BIOS 2 1 5可以包含其係藉由處理器使用與其它系統元 件’例如系統記憶體12 0通信之燒入邏輯，及可以包含在 處理器係初始（啓動）時運轉之邏輯。本邏輯可以包含啓動 私式安全邏輯24 1如下面之説明。此外，工作晶片組ΒΙ〇§ 21 5可以包含根據系統初始從BI0S R〇M 1〇8載入指令進入 系統記憶體之邏輯（例如韌體、微密碼等）。處理器鍵値儲 存元件216包含隱密鍵値或鍵値，處理器2丨〇可以使用其核 對及確認從其它系統元件及從其它電腦系統所接收之資 訊。處理器鍵値係可以燒入處理器鍵値儲存元件216。隨 機數字產生器單元217可以係使用任何隨機化功能之一硬 m F过機數+產生器。在一個實施例中，隨機數字產生器單 兀2 17利用在實體裝置（例如溫度雜訊）中之靜態現象以備有 隨機數字。 在本實施例中，執行單元2 1 1係也可以耦合於其包含邏 輯以管理在一記憶體中之一安全部分或記憶體如下面之説 明之安全部分執行邏輯218。在一另外實施例中，安全部 分執行邏輯218係可以耦合於其編碼儲存在一安全部分中 之資訊及其解碼從一安全部分中讀取之資訊之一密碼邏輯 219。密碼邏輯219可以係執行一例如資料編碼標準 (DES)、雷威斯特-雪摩-亞爾得門程序（rsa)，或數位信號 標準（DSS)編碼之程序之一硬體邏輯。在一個實施例中， 密碼邏輯219使用台特性鍵値而非儲存在|理器鍵値 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-----

一5J— — — — — — — I %_ 552505 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 儲存元件2 16中之處理器键値。安全部分執行邏輯2 1 8及密 碼邏輯2 1 9係可以耦合於一轉換侧視緩衝器（TLB)2 13，係 可以使用其來完成在處理器210之定址空間中之虛擬定址 相配在系統記憶體220中之實體定址及在藉由處理器2 10存 取之其它記憶體中。 圖2也揭示系統記憶體220包含一安全記憶體部分223。 安全部分223可以係實體記憶體或虛擬記憶體之一部分， 其係只藉由常駐在安全部分中之密碼存取。在一個實施例 中，安全部分223係可以藉由二個安全部分暫存器214定 義。例如，安全部分223藉由在虛擬記憶體中開始之安全 部分分類之一安全部分定址基本暫存器，及指定安全部分 之量値之一安全部分虛擬定址暫存器。在圖2中，係揭示 安全部分223映像到在系統記憶體220中之實體定址。安全 記憶體部分223可以包含一安全資料部分225及一安全密碼 部分226。安全密碼部分226可以儲存，例如，其係使用來 提供密碼程序及核對在一網路上接收之傳送之確實性及完 整或儲存在一媒體上例如一 DVD或CD-ROM之内容之可靠 核對執行指令242。安全資料部分225可以包含藉由安全密 碼，例如隱密键値及中間之資料（例如安全指令之控制流 程資訊）使用之資料。安全密碼部分226可以具有係可以如 下面之説明使用之一進入點228。 在圖2所示之實施例可以運算如下。處理器210藉由確認 BIOS密碼（例如BIOS ROM 108)確保平台之完整，藉由使用 程式安全邏輯，例如處理器微密碼或其係如圖2所示之啓 -10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----- 訂--------- %, 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552505

、發明說明（8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 動程式安全邏'輯241之工作晶片組BIOS核對韌體密碼。然 後士全B10 S 10 8依序確認在晶片組中出現之任何其它保護 裝置。根據一實施例，在處理器21〇係啓動時，其可以藉 由掃瞄記憶體建立一安全部分及決定用於安全部分之一位 置。然後處理器可以程式化一安全邵分基本暫存器及安全 4分範圍暫存器以定義安全部分。這些暫存器可以係寫入 /入暫存态。在其它實施例中，係可以使用其它裝置來建 立安全部分。然後處理器可以複製核對執行指令242及相 關資料，例如键値，進入在系統記憶體22〇中之安全記憶 月旦4刀223。在另外貫施例中，在處理器啓動期間，核對 執仃指令242係從一非揮發性大量儲存器例如一碟片裝置 複製進入安全記憶體部分223，。在本實施例中，處理器 21〇可以使用儲存在工作晶片組BI〇s 215中之啓動程式安 全避輯241及儲存在處理器鍵値儲存元件216中之鍵値資料 以確認核對執行指令242及複製進入安全記憶體部分223之 貪料 < 確實性及完整。本核對可以決定如果儲存在一非揮 發，記憶體中之核對執行指令242已經藉由一攻擊者加以 計算或危害。儲存在處理器中之啓動程式安全邏輯Μ〗及 在一非揮發性記憶體中之核對執行指令242係可以花費較 k錄核對執行指令242進入處理器本身爲少。 、在一實施例中，安全部分執行邏輯218係藉由處理器 監視任何存取記憶體。這種存取可以包含係儲存在記 ^體中指令之執行或係在記憶體中之資料上運算之一 指令之執行。在該讀取指♦資料係儲存在該位置中或寫入 -----------Μ---------tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 -

552505 A7 五、發明說明（9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 資料到該位r時，一指令在一記憶體内—位置中之資科上 運算。在本實施例中’安全部分執行邏輯218將檢查每個 指令先於藉由處理器21G執行之指令。如果指令係— 到除了部分進入點228，在安全記憶體部分223内之:位 置，然後安全部分執行邏輯決定那個指令不應該執行。在 這種案例中’部分指令邏輯可以陷波到—陷波處理器。安 全部分執行邏輯218將允許執行之分支到在該部分内來自 孩邵分内之其它位置之—位置，及將允許執行之分支到部 分進入點228。進入點228可以包含核對跳到安全部分之軟 體之確認之—核對程序之開始。因此，例如，本程序可以 防止來自執行安全密碼之一未經授權或有惡意之程式。此 外，藉由執行進入點到安全密碼226，纟全部分執行邏輯 218防止㈣旁路核對程序之未經授權或有惡意之密碼。 在-另外實施例中，在指令係不儲存在―部分進入點及先 前執=指令％在部分之開始之前之該指令時，纟全部分 執行邏輯決走不執行—指令。因&，如果部分進入點 係不在孩部分中之第—指令，安全部分執行邏輯2 18將 止處理器依序進人在安全部分之—點而非進入點。 ,在~本實施例中，在指令係配置在安全部分之外側及企 運算（例如讀取從或寫入到）在安全部分内之一位置時， 全部分執行邏輯將決定不執行—指令。因此只有在安全 碼部分226中之可靠指令可以在安全記憶體部分223之安全 貝料邵分225内（資料上運算。在本實施例中，藉由係 置在安王4分中之缶碼，安全資料不可以允許存取。在 防 圖 安 密 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----------訂--------- 12 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 ----------B7 __ 五、發明說明（1〇 ) t 另外實她例中’在安全部分之密碼可以存取係在安全部分 之:側之資料。在另外實施例中，如果該指令不具有適合 之二取/寫入杈權，企圖在該部分之安全資料部分225中之 資料上運算，安全部分執行邏輯218可以決定不執行。在 另卜貫施例中，在安全郅分之外側之一指令企圖在安全部 刀内之一位置上運算時，安全部分執行邏輯218可以陷波 到一陷波處理器。在一指令在安全部分内沒有適合之讀取 /寫入允許企圖在資:料上運算時，其也可以陷波到一陷波 處理器。 在一實施例中，安全記憶體部分223可以係在虛擬記憶 體中足一邵分。在一實施例中，處理器之定址空間係一虛 擬記憶體定址空間，及在虛擬定址之項目中所有指令定址 記憶體。在本實施例中，安全部分係藉由虛擬定址，例如 虛备疋疋址基本暫存器及一虛擬定址範圍暫存器在處理器 210中指定。藉由在虛擬定址之項目中指定之安全部分， 安全部分執行邏輯係可以配置在較前方之路線中。轉換側 視緩衝器213可以轉換這些虛擬定址成爲實體定址。用於 安全部分之虛擬定址對實體定址映像係可以通過一可靠之 裝置冗成。 圖3係虛擬及實體記憶體部分之一部分方塊圖。圖3揭示 具有一 applet空間367及一核心空間365之一虛擬記憶體 360。applet空間367及核心空間365映像到在一實體記情 320中之一安全部分323。在安全部分323中之資訊係可Z 置換出去到在非揮發性記憶體3 4 0中之一安全非揮發性空 -13- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）一 ---------- -----------壯衣---------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552505 A7 B7 、發明說明（Μ 間=5。非揮發性記憶體34()可以係—快閃記憶體。在 ::：全非揮發性空間345只包含在安全部分323中之 小郅分密碼或資料。 存在 >::例t，在從處理器210傳送到記憶體時或在儲 =記憶體t時，核對執行指令⑷及相對應 二 及資料々蔣-, 、.届碼格式保護對杬任何-個密碼 碼、羅趟9 “路/根據本實施例’安全密碼及資料將藉由密 虛’ 19在它們係'從在記憶體中之一安全部分 ^ = 之後解碼，如此執行單元211可以根據密碼及資 +動作。相反地，安全密碼及資料將藉由密碼邏輯2 它們係離開處理器210轉換到在記憶體中之_ =碼。根據本方式，安全密碼及資料㈣護免於藉:， 歹口 ’ -直接€憶體存取、邏輯分析器，或離子光束之一 =擊。如果係使用足夠有效之編碼’即使它們可以決定安 二邵^之内容’攻擊者將不可以決定安全密碼或資料。在 -個貫施例中’安全密碼及資料係使用，例如，⑴出 Η:_方法之一共享密碼程序編碼及解碼。在這種實施例 中二係可以使用-涵盖鍵値涵蓋資料，及本涵蓋鍵値係不 共旱。係可以藉由啓動邏輯產生涵蓋鍵値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 :中’具有一些處理器’及涵蓋鍵値之-系統係藉由系Γ先 處理器共享。 ㈤m、九 在另一實施例中’電腦系統在一非揮發性大量儲存哭 例如具有-安全部分之-碟片裝置。在非揮發性大量ς 器中之安全部分係可以附加到在一揮發性大量儲存哭中' 14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复 552505

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一安全部分。’根據本實施例，在非揮發性大量儲存器中之 安全邵分係只藉由安全密碼定址。 可以使用隨機數字產生器217執行一密碼邏輯以產生— 新键値，處理器可使用一安全非揮發性（NV)記憶體以保留 目前一單一數値。 q 圖4揭示一流程圖，根據本發明實施例處理一指令之方 法。例如，指令可以係藉由一處理器例如圖丨之處理器ΐι〇 及圖2(處理器210執行之一組合語言指令。指令係在執行 (401)1前檢查。在指令係一未經授權存取到在虛擬記憶體 中之位置之一部分内之一位置時，係做成不執行該指令之 一決定。在一實施例中，在指令在該部分内一位置中之資 料上運算及指令係不儲存在該部分内（4〇2)時，係做成不執 行指令之一決定。在另一實施例中，指令係來自在該部分 之外側之一位置之一分支，分支係到在該部分内之一位 置，分支係不到一部分進入點（403)時，係做成不執行指令 之一決定。根據另一實施例，在指令係不儲存在一部分進 入點及先前指令執行係該指令立刻在開始之部分之前（4〇4) 時’係做成不執行指令之一決定。如果係做成指令係經過 授權之一決定’然後係執行該指令（4〇5)。例如在該指令從 在該邵分内之另外位置分支到在該部分内之一位置時及在 該指令從在該邵分外側之一位置分支到一部分進入點時， 係可以執行指令。根據一個實施例，方法包含在係做成不 執行指令之一决定時陷波到陷波處理器（4〇6)。 圖5揭示根據本發明之一實施例之另外方法之處理一指 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 壯衣--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7 五、發明說明（13 0 令之一流程圖、根據一個實施例，一編碼指令係從在一記 憶體中之一安全部分讀取進入一處理器（501)。使用任何密 碼技術指令已經可以編碼。例如係使用圖2所示之密碼邏 輯2 1 9，解碼讀取指令（502)。然後係可以執行解碼指令。 在一實施例中，如果該指令係從安全部分讀取資料之一指 令（503)，資料係從安全部分讀取及係解碼資料讀取 (504)。在另外實施例中，如果該指令係寫入資料進入在安 全部分中之一位置之一指令（505)，資料係編碼及編碼之資 料係寫入進入安全部分（506)。在一另外實施例中，決定該 指令是否係從安全部分讀取資料或寫入資料到在安全部分 中之一位置之一指令，包含比較虛擬定址之備有安全部分 範圍之資料。 安全優先等級（SPLs) 在一實施例中，係可以定義二個“安全優先等級”。一優 先等級，參考如安全核心優先等級，係可以用於執行單一 原始安全功能/服務。一第二優先等級係可以定義用於執 行處理器或第三組支援之安全密碼。本第二優先等級係可 以參考如applet優先等級。新安全優先等級（SPLs)可以係 直角於存在之優先等級之執行之概念。因此，在本實施例 中，用於一給定之虛擬定址範圍之存取（執行/讀取/寫入） 優先變成不只係目前優先等級（CPL)而且係目前SPL(CSPL) 之一功能。CSPL指示相對應目前執行之安全優先等級。 CSPL·之預定數値可以係3 〇在本案例中，在CSPL·係3時， 執行模式係可以參考如預定執行模式。在CSPL具有一非 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · n i^i In ml i^i n l^i 一口，I Hi 1^1 B1 m· ϋ t§ n 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 552505 A7 ______ B7 五、發明說明（彳4 ；) 預定數値時’紙行模式係參考如“隱藏執行，，模式。 二優先等級係可以參考如〇之SPL(用於核心）及1之;spl(用 於applets )。組合之優先等級係可以參考如範圍χ y，其中 X係用於目前執行之CPL及y係用於目前執行之CSPL。因此 如果目前執行之優先等級係3.3，其暗示目前應用係在預 定環狀儲存器3執行。然而，如果目前優先等級係3 ·〇，其 暗示目前優先等級係用於備有相對應安全核心優先等級之 存取權利之環狀儲存器3。在一個實施例中，在眞實模式 中CSPL —直係3，其中案例在眞實模式中沒有用於隱藏執 行之支援。 核心優先等級 架構可以定義在核心優先等級中使用之一新虛擬定址範 圍。新虛擬定址範圍係可以藉由一虛擬定址基本暫存器核 心（VABRk)及虛擬定址範圍暫存器核心（VARRk)定義。藉 由VABRk及VARRk指定之虛擬定址範圍係可以定義具有相 對應其之核心等級安全存取權利，及係可以參考如安全核 心空間或核心之安全記憶體部分。 在一實施例中，只有在安全核心空間内之密碼可以在本 £間中讀取及寫入。在本案例中，將不藉由係在本空間外 側之密碼危害在安全核心空間内資料及密碼之完整及隱 金。在一另外實施例中，在安全核心空間内之密碼可以， 例如，藉由存在之部分及分頁保護裝置讀取及寫入資料由 /到具有係允許這種存取之任何虛擬定址空間。在一另外 貫施例中，有指令定義在執行安全核心優先等級時只可以 -17- 本紙張尺度義中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) uM-r><v « ϋ_ι ·ϋ ϋ— ·ϋ m ϋ— i ^ ^ Βϋ ϋ n ϋ «1_1 11 %· 552505 A7 -----------_B7 _____ 五、發明說明（15 ,) 執行那些。在'另外實施例中，係自由重新配置核心虛擬定 址空間。在一另外實施例中，安全空間之量値在啓動時間 係固定及係不受一般系統軟體之控制。例如，只有先於 0 S勃體或工作晶片微密碼係可以寫入進入一虛擬定址範 圍暫存器。在本案例中，虛擬定址範圍暫存器或者係不可 以冗全藉由軟體寫入（其係藉由處理器微密碼寫入）或係在 重置之後可以寫入一次（如果藉由韌體寫入）。 在另一實施例中，：有一固定進入點進入安全核心空間， 及從本空間之外側進入安全核心空間分支到用於進入點之 一補償而非預先定義之補償係非法。直到從備有預定安全 等級 < 定址空間到固定進入點之任何轉換裝置進入，係可 以經過安全核心空間。在一另外實施例中，藉由在核心安 全優先等級之密碼之核心服務需求可以係需要者之目前優 先等級之一功能。在本實施例中，密碼在進入點進入安全 核心空間檢查呼叫者之目前優先等級及目前安全優先等級 決定是否允許需要之服務。在一實施例中，安全核心定址 空間可以通過任何控制轉換裝置退出到備有一目前安全優 先等級之χ.3之空間。在案例中，其中安全核心使用一呼 叫/回答裝置更改程式流程，安全核心可以需要管理其之 安全堆積空間如同在安全及非安全應用堆積空間之間之轉 換。

Applet優先菩Μ 架構可以在一般新虛擬定址之處理器内定義一新虛擬定 址範圍。藉由二個暫存器：一虛擬定址基本暫存器 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7 五、發明說明（16 ,) applet(VABRa);，及一虛擬定址範圍暫存器applet(VARRa) 係可以定義本虛擬定址範圍。藉由VABRa及VARRa定義之 定址範圍具有Applet等級可以具有安全存取權利相對應 其，及係可以參考如安全applet空間。 在一實施例中，相對應之Applet安全優先等級用於虛擬 定址空間，讀取及寫入存取權利係受限於係在備有Applet 或核心安全優先等級之定址範圍内執行之密碼。在一個實 施例中，在相同目前優先等級在相同處理之内容中，一應 用定義一安全applet空間必須也定義一安全核心S間。在 一實施例中，除了核心或applet隱藏執行密碼，沒有密碼 可以在安全applet空間内讀取或寫入。因此係在安全applet 定址空間内之完整及隱密之資料及密碼係可以不藉由密碼 其不具有安全存取權利（即目前安全優先等級係3)危害。在 本實施例中，在安全applet空間内之密碼不可以在安全核 心定址空間内讀取或寫入資料及在安全applet空間内之密 碼係藉由存在之部分及分頁及保護裝置允許，除了安全核 心空間，可以讀取及/或寫入任何其它定址範圍。安全 applet空間係可以自由重新配置。該部分之量値在啓動時 間係固定，及係不受一般系統軟體之控制。在本實施例 中，只有先於0 S韌體或工作晶片微密碼可以寫入進入 VARRa暫存器。因此，或者暫存器VARRa可以係不完全藉 由軟體（在案例中其係藉由處理器微密碼寫入）可以寫入， 或在重置之後係可以寫入一次（如果藉由勃體寫入）。 在一實施例中，安全applet空間係可以從安全核心空間 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·--------線 %. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7 五、發明說明（17，） 進入。在本f施例中，從預定安全空間分支進入安全 applet空間可以係非法，但在進入點上從安全核心空間進 入安全applet空間係可以沒有限制。在本實施例中，從備 有預定安全優先之定址空間呼叫在安全applet空間中之一 功能需要一控制之轉換，到在備有用於在目前安全applet 空間内一功能之一需求之一般“證件”之安全核心空間中之 固定進入點。安全app丨et定址空間可以通過任何控制轉換 裝置退出到備有一 3:之目前安全優先等級之空間。然而， 如果一 applet想要呼叫在備有預定之安全空間中之一功 能，applet如此通過一功能啤叫applet之安全核心空間。 在一實施例中，除係允許一 applet呼叫另外安全核心功 能在安全applet空間及安全核心空間之間之轉換係類似於 在定址空間備有預定安全及安全核心空間之間之轉換。在 本實施例中，除所有中斷導致從安全applet空間退出，安 全applet空間可以使用任何控制轉換裝置用於控制在安全 applet空間内之轉換。只有如果安全核心支援管理安全堆 積空間，如同在安全及非安全應用堆積空間之間之轉換， 安全applet空間可以使用一呼叫/回答裝置。用於在安全核 心中這種能力之支援係隨意。 安全實體記憶體（RAM及非揮發性）部分 在一實施例中，'安全擴展定義一個“安全”部分在實體記 憶體中。如果一處理器執行單一安全核心優先等級，安全 實體空間之量値係等於或大於安全核心空間之量値。如果 一處理器支援二個安全核心及安全applet優先等級，然後 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1_1 ϋ· ϋ— I ^^1 n 一口V ^^1 it ϋ ai·— II ϋ— ϋΒ I % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7 五、發明說明（18 ,) 安全實體空間;之量値係等於或大於安全核心及applet空間 之總和。安全實體記憶體部分係可以藉由一實體定址基本 暫存器（PABR)及實體定址範圍暫存器（PARR)定義。在一 實施例中，安全實體記憶體部分之基本及範圍二者在啓動 時間係固定，及因此係不受一般系統軟體之控制。只有先 於0 S韌體係可以寫入到PABR或PARR暫存器。因此只有在 重疊之後，這些暫存器係寫入一次。 在虛擬定址裝置係致能時，係可以使用實體定址部分備 有用於安全虛擬定址部分之實體記憶體（例如處理器係在 保護模式中執行）。在虛擬定址裝置不係致能時（例如處理 器係在眞實模式中執行），處理器硬體可以不允許對安全 實體記憶體部分之任何存取，在眞實模式中備有對安全實 體記憶體部分之任何存取導致一非法運算陷波。 在一實施例中，可以備有安全實體記憶體部分如在處理 器中小片之實體記憶體、在相同封包中之一分離小片，或 如外部系統記憶體之一部分。在案例中其中安全實體部分 係如外部系統記憶體之部分執行，如果記憶體控制器也類 似PABR及PARR之一對暫存器執行，及確保本定址空間係 不藉由DMA裝置存取係優點。先於OS BIOS可以確認在晶 片組中出現之適合保護裝置。一部分安全實體記憶體可以 相關非揮發性記憶體。使用於NV實體記憶體部分之基本 定址可以係相同如PABR。可以有一另外範圍暫存器N V記 憶體範圍暫存器，或定義安全NV記憶體部分之量値及係 只可以藉由SPL 0密碼寫入之NMRR。安全N V記憶體空間 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

0 n m —ϋ m ·ϋ I 一口、I fm Bf^i n Hi Hi In i I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 552505 A7 B7_ 五、發明說明（彳9 可以存在如一分離失效在相同封包中或如一外部系統記憶 體之部分。在一實施例中，如果需求係藉由在安全核心空 間中運轉密碼初始，係只可以存取N V記憶體。 在一實施例中，有四個架構部分在安全定址空間内：1) 安全applet空間，2)用於執行藉由一 applet需求之一安全核 心功能相對應applet定址空間之安全實體記憶體，3)用於 核心密碼及資料之安全實體記憶體，及4)安全NV記憶 體。用於applet空間之安全實體記憶體，及相對應applet執 行之部分安全核心空間，可以係一先於處理資源。安全核 心空間可以執行一功能以存檔安全applet實體定址空間之 内容之編碼版本如同係用於接收來自安全applet密碼之一 安全核心功能呼叫之安全核心空間之部分。安全核心定址 空間也可以執行一功能以儲存安全applet實體記憶體及相 對應applet空間之安全核心空間之一部分。這些功能致能 安全applet實體記憶體之“虛擬化”及相對應在一些處理之 間之applet空間之核心記憶體。除存檔狀態之相關本例子 之一“單一標籤”外，置換出去狀態之完整係可以藉由保留 相對應在安全N V記憶體中之置換狀態之一組合數値備 有。 在一實施例中，有備有足夠實體記憶體空間以致能目前 執行之一些核心功能，及沒有需要以允許藉由在執行中之 安全裝置初始置換出去核心功能。在一另外實施例中，一 旦用於執行之安全功能之安全核心空間配置係在使用中， 直到先前執行之安全功能係完成，用於核心安全功能之任 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ϋ ϋ n ϋ I n ϋ^OJ ϋ in -ϋ n 1 p 552505 A7 五、發明說明（2〇 ) ， 何未來需求係/中斷。 處理器 在具施例中，在單一 IDs外，處理器也可以具有一隱 名/么用鍵値對。键値對可以係一 RSA鍵値對、Dss鍵値 對或備有R S A之一些其它鍵値對係最大優點。隱密鍵値 係可以“燒綠，，在處理器中及只備有指定核心安全功能使 用這些安全功能可Θ只在優先等級cp 1 .〇(因此在核心安 全2間内）執行。公:用键値係也可以備有在備有相關證明 心處理咨中。係可以備有用於所有隱密及公用鍵値之工作 曰曰片N V儲存。其係足以備有用於組合公用及隱密键値之 足夠凡件之儲存，如此在功率上升處理器係可以使用工作 晶片微密碼或核心密碼沒有暴露隱密密碼計算所有键値。 相關鍵値之登記値之公用键値證明之部分應也可以備有在 工作晶片NV記憶體中。在一實施例中，用於1〇24位元隱 密鍵値之一RS A键値對，需要1344位元之儲存在處理器上 之隱藏NV :用於p元件之512位元、用於Q元件之512位 元’及用於公用鍵値證明之320位元（假設在證明中之簽署 係DSS簽署）。 另外對於隱密及公用鍵値，處理器也可以具有在工作晶 片NV細胞中56位元（或應具有用於三倍DES之支援）之一 DES鍵値。本鍵値也可以保留用於處理器之隱密，及可以 只用於執行用於儲存/讀取到/從外部安全實體記憶體之 DES功能使用。在一實施例中，係使用一平台指定des键 値代替處理器指定DES鍵値。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

· n I I n n ϋ n 一： 口 V n n I n n n ϋ I p 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 五、發明說明（21 ) 声 至勒之安全#先等紉及處理器模式之運算 在一實施例中，在預定處理器執行及目前安全優先等級 之間有最小互動。在一另外實施例中，在虛擬轉換裝置係 切斷（即處理器係在眞實模式中）時，CSpL係強迫到3(即預 足梃式）及其存取安全實體定址部分係非法。用於眞實模 式或虛擬模式，安全裝置係可以不致能。在本實施例中， 在虛擬轉換裝置係導通（即處理器係在保護模式中）時，用 於存取到安全虛擬定址部分之任何TLB遺漏係直接藉由處 理备使用一新轉換程序處理。在任何TLB相關錯誤中可以 不產生TLB遺漏。 在一貝她例中，用於虛擬到用於安全定址空間之實體映 像之刀頁轉換進入格式係如此定義，在安全定址空間内， 係只藉由CSPL控制存取權利。在執行來自任何之安全虛 擬邵分 < 密碼時，係不致能執行監視功能。其中安全核心 或applet全間因爲中斷或外部中斷而轉換出去，在安全核 〜殳間内又一預先定義區塊中係可以存檔適合之暫存器。 其中可以有使用用於在暫存器中存檔暫時數値之外部系統 &憶體’先於在安全定址空間内到外部系統記憶體寫入資 料，處理器可以自動編碼備有使用平台指定“涵蓋键値，，之 -工作晶片DES單元之數値。在安全實體記憶體中之這些 暫存咨 < 存樓之後，相對應處理暫存器係可以改變爲一些 揮發性，但疋抶意義之數値。例如，除Eip係可以改變爲 一些固足有效數値，大部分資料/定址暫存器係可以改變 全部爲“零’’。 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)^^J〇 χ视公爱)---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) M n —ϋ n flu an in in 〆 口、I ϋ_· n I m ϋ d . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7_ 五、發明說明（22，） 轉換出去之姿全定址空間係可以藉由工作晶片微密碼或 藉由在核心安全虛擬定址部分内之一中斷裝置處理。其中 係使用於安全實體定址部分之外部記憶體，一些執行可以 使用備有來自安全虛擬定址部分之平台之“涵蓋鍵値”之 DES支援取得指令位元流之編碼版本。 在一實施例中，可以定義一新安全轉換（TSR)。根據本 實施例，任何控制轉機裝置轉換程式控制從在本暫存器中 備有呼叫者之CPL及:CSPL之任何其它空間進入安全核心空 間。在安全核心空間中進入點之密碼可以檢查這些位元及 需要之服務以決定是否應該係允許需要之服務。例如，藉 由在CPL之0(即安全驅動器）之密碼係只可以需要一些安全 服務。在一實施例中，TSR暫存器係可以只藉由硬體或安 全核心密碼（CSPL之0)更新。 在一實施例中，有用於安全核心空間之固定進入點。在 本實施例中，一分支到任何其它補償係非法。一個暫存器 可以指定函數數字在安全或應用定址空間内執行。一些功 能可以需要另外元件如同，例如輸入運算域，使用係用於 解碼目標密碼/資料之一鍵値等。在一實施例中，沒有控 制之轉換從備有係允許之預定安全（3之CSPL)之定址空間 進入安全applet空間。在另外實施例中，係預先定義用於 安全虛擬定址空間之高速緩衝記憶體控制位元以選擇用於 安全實體空間之“寫回”特性。 安全指令 係可以備有安全指令執行本發明之功能。這些指令係可 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7·^^ --------訂·--------^ 參 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7_ 五、發明說明（23 ,) 以分類如或者;用於支援安全功能需求之指令或者指令改進 或者安全功能，或在不同優先等級之間轉換之執行。在一 實施例中，需要最小原有安全功能執行支援在“邏輯分析 器”威脅等級一核心安全等級。可以使用來支援本等級之 功能之指令係：（1)在cp 1.0等級，一讀取處理器隱密键値 之指令，（2)在cpl.O等級，一寫入進入平台”涵蓋”键値 及另外模式指定暫存琴之指令，（3)在任何CPL或CSPL， 一讀取一處理器公用鍵値之指令，在其之證明外，及（4) 在任何CPL或CSPL之一讀取RNG之指令。 可以定義其它指令幫助執行，及加快在備有不同安全優 先之定址空間之間之轉換。這些可以包含一分支“建議”指 令指示實際上將相關於目前安全優先等級之改變之一向上 控制轉換指令。係可以執行本指令如轉換控制到在安全 applet空間中之密碼之一指令，轉換控制到安全核心空間 之一指令，及/或轉換控制到預定安全優先等級之一指 令。係可以使用之另外指令係儲存到N V記憶體之一指 令。本指令藉由使執行已知在前端中，取代後端，目前儲 存係標定到N V記憶體之設計可以幫助執行。 軟體模組 用於執行安全核心空間有大量可能之選擇。在一個實施 例中，安全核心只可以執行一個安全功能。在一另外實施 例中，藉由簡化執行在微密碼中之另外功能，安全核心可 以支援另外功能。在另外實施例中，安全核心可以執行允 許只有一個係每次藉由求助於安全驅動器之功能之一政 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^1 --------訂·------- 552505 A7 B7_ 五、發明說明（24 ,) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 策。在本案例十，在係初始任何另外安全功能之前先前安 全功能應完成。在另外實施例中，安全核心可以支援在其 資源内之單一有效功能，但是藉由安全驅動器允許安全核 心空間之虛擬化。本方法可以導致用於編碼狀態之一部分 執行功能之重要共通性，及用於一新載入功能之執行完整 檢查。另外實施例在安全核心空間中備有足夠空間以允許 一些安全功能同時有效丨及不支援本空間之“虛擬化”。 在一實施例中，在備有3之CSPL之一應用想要呼叫一核 心安全功能時，不應該經過在0之CPL及3之CSPL運轉之一 安全驅動器完成需求。用於執行理由，架構可以允許一應 用在其相對應沒有共通之一呼叫通過安全驅動器之安全 applet中呼叫一功能。一應用在3之CSPL可以通過安全核心 空間完成這需求，直到在進入點上之限制係允許進入安全 核心空間。在固定進入點之安全核心密碼係可以負責確認 具有適合優先等級（二者PL及SPL)之呼叫者需要指定服 務。用於本目標，一新暫存器，係可以定義轉換狀態暫存 器（TSR)備有呼叫者之PL及SPL進入安全核心及applet空 間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用於執行理由一安全applet係可以允許轉換控制通過一 控制轉換指令回到應用。爲保護執行之隱密，只有如果安 全核心備有用於一安全堆積之支援，一 applet應使用一呼 叫指令以轉換控制到該應用。在一實施例中，或者放置載 入在用於核對呼叫者之安全核心空間上，從應用到applet 空間需求之一控制之轉換係可以只允許通過一安全驅動 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 552505 A7 B7_ 五、發明說明（25 ,) 器。在一實施'例中，基礎建設也允許安全applet通過一直 接控制轉換指令呼叫在核心空間中之一安全功能直到係允 許在進入點上之限制。安全核心空間可以只備有相對應目 前安全applet之足夠2間以同時支援一個有效安全功能啤 叫。在一實施例中，即使從任何CPL及任何CSPL係可以進 入安全核心空間，安全核心密碼在進入點確保只有允許之 安全核心服務需求係由一給定之P L及SPL完成。在進入點 之安全核心密碼可以檢查在轉換狀態暫存器（TSR)中需求 者之優先等級下達本決定。 暫存器 係可以使用暫存器管理安全部分裝置。這些暫存器可以 包含用於安全核心虛擬定址空間、applet虛擬定址空間、 實體定址空間，及非揮發性記憶體定址空間之基本及範圍 暫存器。係也可以備有暫存器存取變化之處理器键値。這 些可以包含用於一處理器隱密鍵値之一暫存器，用於除簽 署相關證明小之一處理器公用键値，及一處理器DES“涵蓋 鍵値”之一暫存器。暫存器可以係唯讀暫存器。 其它暫存器可以包含用於轉換進入安全定址空間備有呼 叫者之P L及SPL之一轉換狀態暫存器。此外，一單一標籤 數字暫存器可以包含一標籤數字配置到一指定建議之隱藏 執行。係可以使用一中斷安全優先等級暫存器記錄安全優 先等級。這些暫存器可以係讀取/寫入暫存器。 安全核心及Applet虛擬定址空間管理 在一實施例中，在虛擬到實體轉換裝置係致能時係只定 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7_ 五、發明說明（26 ,) 義安全核心及'applet定址空間。安全能力可以不依賴〇S之 記憶體管理器以備有安全虛擬定址部分到安全實體記憶體 之映像。可以定義在安全虛擬定址部分及安全實體部分之 間有一固定映像。可以沒有用於存取之規定及用於安全虛 擬定址空間之惡劣錯誤，及高速緩衝記憶體控制位元係可 以設定“寫回”模式。在一實施例中，係不需要Ο S服務在 安全虛擬定址空間及安全實體定址空間之間建立鏈路。在 一另外實施例中，沒有用於虛擬定址部分之分頁錯誤之概 念。 安全虛擬空間係可以使用一固定線性映像映像到安全實 體空間。分頁轉換可以係PABR及VARRk暫存器之一功 能。係可以預先定義存取權利。這些存取權利可以允許用 於所有CPLs之執行/讀取/寫入權利，因此致能常駐在任何 CPL之虛擬安全部分。在本實施例中，一旦係藉由在進入 點之安全核心密碼允許一轉換進入安全定址空間，用於在 安全部分内之一給定虛擬定址之存取許可係只藉由CSPL 控制。 在一實施例中，安全虛擬定址空間係可以自由重新配 置。在本實施例中，任何時間係重新配置一安全虛擬部 分，用於重新配置安全虛擬部分之所有先前有效映像係無 效。根據本方式’任何時間係完成一分支到新安全虛擬邵 分，有一新有效TLB進入建立用於新部分。在一另外實施 例中，係增強用於備有預定安全之TLB之虛擬定址空間裝 置以確保用於這些PTE之實體分頁定址沒有對應安全實體 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

—I · n n HI mMMt m —ϋ 一口、 n·- mmmtm amMmmm ·_ϋ ·ϋ I 552505 A7 潛在重疊可以產生一非法運算錯誤 發明說明（27 空間重疊。 中斷 在-實施例中，用於核心及applet定址二 係可以猎由軟體及/或通過外部中斷中斷u:= 構裝置以允許已妳可以^; 4 有采 々^ ^ 者核心或a p p 1 e 1安全優先等級 《fe藏執仃〈中間之一處理之所有存檔文字' -：安全優先等級中之執行單一踏步時，—處理係中：在 硬&及軟體裝置可以確保係保護執行之隱密及完整 脅模式。使用來處理中斷之裝置係根據處理器^構: :齡在：個實施例中’如果在安全優先等級執行之密：係 中耐程序料加到存在之中斷微密碼以定址安全項 目。在另外實施例中，係定義—新安全中斷向量表理 ，些中斷。在本實施例中，在程式係在安全優先等級中執 仃時任何中斷係重新指向在安全核心定址空間中之處理 器:^安全中斷處理器可以執行關鍵功能以確保中斷密碼 之隱密及完整，及然後分支回到備有所有正確相關狀 態資訊之預定中斷向量。 圭金等級特性 不同執行可以備有保護對抗不同等級之威脅。例如，在 其它執行可以備有保護對抗包含來自離子光束攻擊之威脅 之所有威脅模式時，一些執行可以備有保護對抗只有軟 體’智慧I 0及邏輯分析器（只有觀察模式）攻擊。保護對抗 =種威脅之能力定義一安全等級。所有安全等級應=有: 護對抗包含拔出插座處理器及放置其在一完全危害平台中 -30 本紙張尺度適用中國國家標準（cns)A4規格（21〇 x 297公釐） C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼-f--------tT---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7_ 五、發明說明（28,) 以限制在用於'建立安全實體空間之一高度完整BIOS上之可 靠性之一簡單硬體攻擊。在一個實施例中，處理器藉由核 對BIOS使用處理器微密碼或工作晶片BIOS確認密碼確保 完整之平台。在本案例中，BIOS密碼可以解決在晶片組中 之任何需要之安全特性之出現。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m 在一安全等級l(SL-l)模式之一個實施例中，係使用用於 映像安全虛擬定址部分之保護部分之外部系統記憶體及系 統NV(快閃）記憶體：。在一實施例中，用於隱藏執行之密 碼係使用一普通平台键値編碼及係以編碼之格式保留在保 護之實體記憶體。用於在裝置之隱密键値上運算之一些功 能，係可以採取預防以確保它們不具有係根據裝置之隱密 键値之位元之任何分支。這可以係藉由一有條件之移動指 令之使用或藉由斷定能力之使用完成。在一實施例中，所 有中間計算資料係以清晰之格式只保留在處理器暫存器及 工作晶片高速緩衝記憶體中。在一實施例中，任何時間在 安全定址範圍中之資料係需要儲存在外部保護實體記憶體 部分中，向外之資料係使用在匯流排介面單元中之一 DES 單元編碼。用於解碼來自安全實體定址空間之進入資料及 密碼，可以有係可以共享之一分離之一 DES單元，或一普 通DES單元。如果DES單元使用至少一 56位元DES鍵値係 優點。一些執行可以使用一較大键値（在係使用三倍DES案 例中）。 安全等級1可以定址安全威脅向上到用於所有隱藏執行 之邏輯分析器（觀察模式）。在安全實體空間中之密碼係爲 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 552505 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（29 ,) 編碼格式時，藉由士私狄今l、 乂 由動修改外邵匯流排信號係十分因驗兩 得存取到處理器/平纟g _ 丨、 、 杯⑴…“、 本安全等級沒有備有 任何m這種攻擊。在—另外實施例中，係使用干ί 风寺於硬缸又已知文字，，攻擊。安全等纽〗 模式也可以備有一此/U' 拉Uh解碼隱密資料，執行探測 才旲式及除錯陷畔之传用以取六 ^牙又便用以取侍存取到執行指定狀態。另 外，SLl^式可以利用一些有、 β< 保邊對抗使處理器運轉 錯誤以取得存取到隱密資料之電壓及頻率干涉技術。 在SL-1模式中，實體記憶體之安全部分之保護係可以藉 由虛擬到實體轉換裝置，錢理器中之则編石馬，及經^ 在記憶體控制器中之-實體記憶體暫存器備有。在SL]模 式中，隱密資料之隱密性係可以藉由在只儲存在處理器内 t隱密資料上運算確保。任何時間在安全實體記憶體定址 範圍内之貝料係寫出在匯流排上，其係使用在βιυ中之 DES單元編碼。用於一些系統，用於使用平台指定鍵値及 非處理器指定鍵値編碼/解碼到/從安全實體記憶體之資料/ 密碼係可以使用一 DES單元係令人滿意。 因爲在SL-1模式中，在安全實體定址空間中之所有外部 金碼及資料係可以備有平台鍵値編碼保留，藉由備有一邏 輯分析器之只是查看外部匯流排信號，個人不可以解碼密 碼或資料。係可以保護處理器/平台隱密键値到一較高等 級之威脅模式。因爲外部密碼係編碼，係十分困難瞭解在 功此中之4曰令係存取隱金鍵値’或如何修改進入指令位元 位元流如此處理器終止向上寫出在清晰記憶體中之隱密資 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝 ----訂---------^

P 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 552505 A7 B7 五、發明說明（30 ,) 料。SL-1模式i備有適度保護對抗處理器執行指定除錯及 裝置檢查裝置如同電壓及頻率干涉技術取得存取到處理器 /平台隱密之使用。 在一安全等級2(SL-2)模式之一實施例藉由備有用於至少 一部分安全實體記憶體之一部分之工作晶片實體記憶體升 高安全等級在SL-1之上。在本案例中，所有安全NV記憶 體部分仍然常駐在平台，中。一些揮發性安全實體記憶體也 可以常駐在外部系統記憶體中。用於安全揮發性記憶體之 安全保護係類似SL-1等級之外部系統記憶體之部分。在 SL-2安全模式中，用於隱藏執行之密碼係可以以編碼格式 從外部記憶體下載。然後該密碼可解碼及用於完整性之核 對使用處理器工作晶片記憶體。解碼之密碼隨後執行離開 處理器之工作晶片記憶體。所有隱密密碼也可以清晰之格 式保留在工作晶片記憶體中。 根據本模式之一實施例，工作晶片記憶體係藉由安全驅 動器管理之一共享處理器資源。工作晶片記憶體之部分係 可以藉由不同處理共享。係可以藉由驅動器完成工作晶片 記憶體之本共享部分之虛擬化。係可以有適合於備有能力 來編碼及存檔工作晶片記憶體之部分之驅動器之一安全核 心功能。也可以有可適合於解碼及儲存工作晶片實體記憶 體之先前存檔部分之一安全核心功能。係也可以使用相同 DES編碼任何儲存到外部N V記憶體之隱密資料。SL-2模 式可以備有一較高等級之保護對抗如同經過電壓及頻率干 涉之使用處理器執行指定探測模式或除錯陷阱之攻擊。 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） r·— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-. 552505 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明說明（31 ,) 在SL-2模式+，係可以藉由虛擬 晶片實髎今愔减 ^ ^ „ 只恤锝換裝置、工作 曰曰々I紅记憶體，及經過用於係 邛 安全實體空間之部分之刪編 用=憶體之部分之 憶體之安全部分之保護。礼_2模：用備有/體揮發性記 安全等級如同比較於〜模式之處理I 係以編碼格式保留，及只有在：關鍵密碼及資料 邮k;山 作日曰片實體記憶體中之 、云^、’—攻擊者藉由備有—邏輯分析器只杏看外部 流排信號不可以解碼密碼或資料。而且，用於 查下載進入工作晶片實體記憶體 、疋正，f係 可以藉由使用-邏輯分析哭張動夕4執仃《完整性係 Μ模式也可以備有更多保 又夕休卩又對杬馬解碼隱密資料 =除錯陷陈之使用以取得存取到執行指定狀態 式也可以利用另外保護對抗使處理器運轉錯 隱密資料之電壓及頻率干涉技術。 、“于子取到 日在^安全等級ΜΗ模式之-實施例藉由或者備有工 曰曰片女全NV^S體，或在安全财記憶體部分中 處理器小片之相同封包内升高安全等級在心之:。在一 實施例中，-些揮發性及非揮發性記憶體㈣可 一 系統記憶體及系統NV記憶體之一部分。另外，本安人P 級可以備有-更高等級之保護對抗執行除錯陷阱、 查架構，及如同ϋ射攻擊之使用之多種執行干涉組人^ 用。爲阻止離子光束攻擊，—些執行可以備有在處:5 NV記憶體矽上，如同在處理器及安*Νν記憶體之間 -34-

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格297 H 清 匯 檢 不 工作 如 等 檢 器Ά 互 ' *裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) a叮· ^52505 A7

聯絡失效之一 j呆護之 憶體係在系統資源中，‘此二:部分揮發性及非揮編 等級。 二執仃備有至少仍然SL-1之安全 在SL-3模式之一鲁、a / ,丄 及工作日#^ ，係藉由虛擬到實體轉換裝置 汉丄彳下日曰片霄體記憶體之一 _ ^ 全# > H ϋ η \ 、、' ϋ，貫體揮發性記憶體之安 王口Ρ刀芡備有如同NV記憶體之 。 存在處理器内隱密資料 ：广*由在只儲 M ^ ^ 卞連异確保隱密資料之隱密性。本 換式可以升局用於裝置/平台 同比較於乩_2模式之處理哭料全寺級如 隱臧執行。在乩_3模式中，在 藏執订中相關所有儲存係可以攜帶進 除在計算引擎之間之任何内邱仁％只 ^w u…任仃内#唬及用於隱藏執行之儲存 4暴路0另外，在本模式Φ 、 中工作曰曰片（或相同封包）Ν V 1己憶姐也可以允許保護對抗硬體重新攻擊。⑹模式可以 備有多万面保護對抗通過執行財探測及除錯㈣之淺漏 隱密資料。該模式也可以備有保護對抗可以導致處理哭去 維護及在外部匯流排上以清晰之格式潛在窝出隱密資料之 多種干涉方法。-些執行也可以備有在處理器及隱密儲存 裝置上之一保護之失效外層如此係不可以使用離子光束攻 擊取得存取到隱密資料。 在安全核心定址空間之内之巨集 係可以在安全核心定址空間内執行之一些巨集功能係一 確認功能、鍵値管理功能、埋藏核對核心、簽署功能、核 對功能、載入applet功能、編碼存檔applet、編碼儲存 applet，及在applet空間中呼叫 之 功能 -35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 552505

五、發明說明（33 j 結論 ^發明之實施例相關於料使用—安全記憶體部分之安 王=彳1又一種方法及裝置。本發明備有—些優點超越具有 二足安王處理器以保護一主機處理器之密碼及資料之先 :系統。因馬係不需要一副處理器，本發明係更具有生產 立=此外’因a *全密碼係可以在較高性能-般用途處 里。.中執行’本發明係一較高性能解決方案。$外，因爲 沒有副處理器資料重疊’本發明係—更有效率解決方案。 本發明 < 一些實施例係特別在此説明及/或敘述。然而， 將瞭解本發明之修改及改變係藉由上面指導及附加申請專 利範圍之範圍所涵蓋，沒有超出本發明之精神及預定範 圍。例如，記憶體邵分係可以在虚擬記憶體或實體記憶體 中執行。如另一例子，實施例可以包含SL_i、SL_2，或 SL-3安全模式特性。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· f 參 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. A B c D 552505第〇90106747號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年1月） 六、申請專利範圍 __________________ 1. 一種處理器，包含·· I H 一執行單元； 耦合於該執行單元之安全部分執行邏輯，該安全部分 執行邏輯用於監視對一安全記憶體部分之任何存取，其 中除了對一部分進入點或對安全部分内自一位置至安全 部分内另一位置以外之指令執行係被陷波；及 耦合於該執行單元之一密碼邏輯。 2. 如申請專利範圍第1項之處理器，其中該處理器進一步 包含複數個安全部分暫存器。 3. 如申請專利範圍第2項之處理器，其中該安全部分暫存 器包含一部分進入點暫存器。 4. 如申請專利範圍第3項之處理器，其中該處理器進一步 包含一轉換侧視缓衝器耦合於該密碼邏輯，及其中該安 全部分執行邏輯係耦合於該執行單元及該轉換侧視緩衝 器之間。 5. —種電腦系統，包含： 一第一記憶體；及 一處理器，其係耦合於該第一記憶體並包含安全部分 執行邏輯以建立虛擬記憶體配置之一部分，安全部分執 行邏輯用於監視對該部分之任何存取，其中除了對一部 分進入點或對該部分自一位置至該部分内另一位置以外 之指令執行係被陷波。 6. 如申請專利範圍第5項之電腦系統，其中該處理器也包 含一密碼邏輯。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 55250

   修正丨 一補充I申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 7·如申清專利範圍第6項之電腦系統，其中該電腦系統進 一步包含一非揮發性記憶體，且其中該安全部分邏輯另 外建立記憶體配置之一安全部分於該非揮發性記憶體 中。 8. 如申请專利範圍第6項之電腦系統，其中該非揮發往記 憶體儲存核對執行指令，及其中該處理器進一步包含啟 動裎式安全邏輯以核對核對執行指令之確實性。 9. 如申請專利範圍第6項之電腦系統，其中該處理器進一 步包含一部分進入點暫存器以儲存一部分進入點於該第 一記憶體中。 10. —種處理一指令之方法，包含： 於執行一指令前先檢查該指令； 若該扣7係一未經授權存取到虛擬記憶體中一部分位 置内之一位置時，則決定不執行該指令，及 當指令係對一部分進入點作存取或對虛擬記憶體中位 置部分自一位置至部分内另一位置為一存取時便允許指 令執行。 η·如申請專利範圍第10項之方法，其中該決定不執行指令 另外包含陷波到陷波處理器。 12.如申請專利_第1()項之方法，其中指令係—未經授權 存取在指令運算在資料上在一位置中在部分及指令係不 儲存在部分内時。 13·如申請專利範圍第1〇項之方法，其中指令係一未經授權 存取在指令係一分支來自一位置在部分外侧，分支係到 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 552505 /

   A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一位置在部分内，及分支係不到一部分進入點時。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中指令也係一未經授 權存取在指令係不儲存在一部分進入點及先前指令執行 係指令立刻在開始之部分之前時。 15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中方法進一步包含： 執行指令在指令分支到一位置在部分内從另外位置在 部分内時；及 執行指令在指令分支到一部分進入點從一位置在部分 外側。 16. —種處理一指令之方法，方法包含： 監視對記憶體内一安全部分之一存取，其中除了對該 安全部分之一部分進入點或對該安全部分内自一位置至 該安全部分内另一位置之存取之外係被陷波； 如果該存取被允許則自該安全部分將一編碼指令讀入 一處理器； 解碼讀取指令；及 執行解碼指令。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中執行解碼指令包 含： 決定是否該指令係一指令其讀取資料從安全部分；及 該指令係一指令其讀取資料從安全部分。 18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該決定是否該指令 係一指令其讀取資料從安全部分包含比較虛擬定址之資 料備有安全部分範圍。 -3- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 552505

   、申請專利範圍 19. 如申請專利範圍第16項之方法，其中執行解碼指令包 含： 決定是否該指令係一指令其寫入資料進入一位置在安 全部分中；及 編碼資料及窝入資料到位置在安全部分中如果該指令 係一指令其窝入資料進入一位置在安全部分中。 20. 如申請專利範圍第1項之處理器，其中該部分進入點包 含一確認常式以確認存取該安全記憶體部分之指令之一 授權。 21. 如申請專利範圍第1項之處理器，其中該安全部分執行 邏輯尚陷波沒有適當讀/寫許可之任何企圖於該安全記 憶體資料上操作之指令。 22. 如申請專利範圍第2 1項之處理器，尚包含一陷波處理器 以管理為該安全部分執行邏輯所陷波之指令。 23. 如申請專利範圍第1項之處理器，其中該密碼邏輯係對 要存於該安全記憶體部分之資訊編碼且對要自該安全記 憶體部分讀出之資訊解碼。 24. 如申請專利範圍第2 3項之處理器，其中該密碼邏輯使 用存於一處理器鑰匙儲存内之一處理器鑰匙。 25. 如申請專利範圍第5項之電腦系統，其中該部分輸入點 包含一確認常式之一開始以確認存取該部分指令之一授 權。 26. 如申請專利範圍第5項之電腦系統，其中該安全部分邏 輯尚陷波沒有適當讀/寫許可之任何企圖於該部分資料 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) S 8 8 8 A BCD 552505 六、申請專利範圍 上操作之指令。 27. 如申請專利範圍第6項之電腦系統，其中該密碼邏輯係 對要存於該部分之資料解碼且對要自該部分讀出之資訊 解碼。 28. 如申請專利範圍第10項之方法，尚包含將要存於該部分 内之資訊編碼。 29. 如申請專利範圍第10項之方法，尚包含將自該部分讀出 之資訊解碼。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）