[发明专利]一种数据加解密的装置、方法、存储介质、以及数据存储系统

说明书

本发明涉及一种数据加解密的装置、方法、存储介质、以及数据存储系统。该数据加解密装置包括：对要写入存储器的写数据进行加密的数据加密装置，和对从存储器读出的密文数据进行解密的数据解密装置；其中，数据的加解密采用基于多轮运算的对称算法；数据加密装置包括：写密钥加扰器，基于写地址对写密钥进行加扰计算，生成加扰写密钥；以及写数据加密器，以加扰写密钥为进行第一轮加密的轮密钥，对写数据进行加密运算而生成密文数据；数据解密装置包括：读密钥加扰器，基于读地址对读密钥进行加扰计算，生成加扰读密钥；密钥预处理器，基于加扰读密钥，生成用于进行第一轮解密的轮密钥；以及读数据解密器，利用第一轮解密的轮密钥，对密文数据进行解密运算而生成明文数据。

技术领域

本发明属于集成电路相关的信息安全领域，应用于数据安全存储、数据加密及解密，提供了一种应用于芯片存储数据安全的保护机制。

背景技术

目前，针对例如DRAM存储器数据加密的主流方法是通过固定密钥加扰方式，或采用对称算法CTR模式加密。这两种加密方式的优点是加密速度快，对存储器读写性能几乎没有影响；缺点是加密强度不够，攻击者通过已知明文和获取密文，很容易破解加密方式，达到窃取信息和篡改内容的目的。

数据存储，在向例如DRAM、NVMFlash存储器等进行数据存储时，根据存储器本身的特点，在写操作时，写请求和写数据准备好后，控制器就可以发出存储器写操作命令；在读操作时，读请求发出后，控制器可以发出存储器读命令，若干时钟周期后，存储器返回读数据。在此情况下，由于从存储器读取数据并解密所用时间较长，故导致得到明文数据的整体延时较长。

目前金融支付领域主要是采用AES、SM4算法加密数据，是目前数据安全的主流选择，但这种应用主要用于数据通讯和网络传输应用上，在存储器加密上，仍没有采用对称算法加密的技术，能达到一次一密钥的安全强度的方式更少使用。

发明内容

[发明要解决的课题]

随着信息安全在数据处理、数据存储、云计算等领域和大型数据中心的日益广泛的应用，数据加解密处理和存储加解密处理也备受关注和重视。例如，DDR数据加密，NVMFlash数据加密，这样的加密处理保护了数据安全，免于攻击和破坏。

另外，加密安全强度与实现复杂度有密切关系，例如AES、DES、SM4(原SMS4无线局域网算法标准)等对称算法由于其安全强度较高而得到应用。但另一方面，数据加解密处理对存储器性能提出了挑战，性能损失也成为了使用者是否使用安全功能的权衡点。实现高安全和高性能的数据存储，是本专利的创新点所在。

另外，在采用AES、DES、SM4等实现复杂度较高的对称算法时，密钥生成时间较长，再加上数据存储器读取数据所用的较长时间，会使整个数据读取及解密的过程所用时间进一步加长。缩短解密时间，也是本发明所要解决的技术问题之一。

[用于解决技术课题的技术方案]

本发明涉及一种对要写入存储器的写数据进行加密的数据加密装置，其特征在于，包括：密钥加扰器，基于所述写数据要被写入所述存储器时的写地址，对密钥进行加扰计算，生成用于对所述写数据进行加密的加扰密钥，以及写数据加密器，利用所述密钥加扰器生成的所述加扰密钥，对所述写数据进行加密，生成密文数据；其中，所述写数据加密器采用对称算法对所述写数据进行加密。

在上述数据加密装置中，密钥变化随地址信息变化而不同，做到一个地址一个密钥，这样增大了数据的安全性。

在上述数据加密装置中，也可以是，所述密钥加扰器对所述写地址的地址信息进行散列变换，并与所述密钥一起进行线性变换或非线性变换，从而输出所述加扰密钥。

在上述数据加密装置中，将地址变换后与密钥一起加扰，增加破解难度。