BL - AREA:并行加密与完整性检查技术解析
1. 相关工作
在内存加密和认证领域,有不少已有的研究成果。AEGIS、XOM 和 SP 架构旨在为可信处理器架构设计提供内存认证和加密功能,同时具备抵御板级攻击的对策。不过,它们采用的通用组合方案(先加密后 MAC)存在一些不足,比如无法并行处理,且在硬件资源利用上不够优化。
这些架构通过对数据块和地址进行标签计算(地址 - MAC),来防范欺骗和拼接攻击,能确保只读(RO)数据的认证,但读写(RW)数据仍易受重放攻击影响。例如,XOM 将 RW 数据当作 RO 数据处理,未能有效防止重放攻击。虽然在片上存储 RW 数据块的哈希值可作为重放攻击的对策,但会带来较大的片上内存开销。
为减少片上内存开销,树技术(如 Merkle 树、可并行认证树(PAT)、防篡改计数器树(TEC - 树))被提出,可将开销降低到仅一个哈希值。不过,这些树方案需要对认证原语进行递归调用,并多次访问片外存储的元数据,对于一些不具备预取引擎、大缓存或乱序执行机制的低成本嵌入式系统来说,这些操作成本极高。
Vaslin 等人提出了一种针对嵌入式系统的解决方案,使用一次性密码本(OTP)加密数据,并通过在可信片上区域存储明文块的 CRC 校验和来认证数据。该方案性能较好,但由于 CRC 不具备抗碰撞性,安全性有所牺牲。
2. 块级 AREA 技术
块级 AREA(BL - AREA)技术基于 Shannon 提出的块密码扩散特性。理论上,块密码应与具有等概率输出的随机排列无法区分,即明文块 p 的统计冗余应在密文块 c 的统计信息中消散。
在该技术中,明文块 p 由两部分组成
BL-AREA并行加密技术解析
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