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      ARM平臺(tái)優(yōu)化解密分析

      2010年01月12日 14:11:48人氣:620來(lái)源:

        從表中結(jié)果可以看出,采用查表運(yùn)算的等價(jià)解密過(guò)程具有速度上的優(yōu)勢(shì),且隨著密鑰位的增加其改進(jìn)越明顯。然而,速度與內(nèi)存占用是相互矛盾的兩方面,運(yùn)行速度越快的算法必然會(huì)以占用一部分資源占用為代價(jià)。等價(jià)解密算法中使用了T表,且將循環(huán)展開(kāi)造成了代碼量的增加。所以在實(shí)際使用時(shí),對(duì)內(nèi)存資源的要求高于速度要求時(shí)建議采用直接解密算法,反之則可采用等價(jià)解密算法。這里所用的ARM9有足夠的內(nèi)存空間,所以采用128 bit密鑰的等價(jià)解密算法,以1 MB的Vxworks密文映像為對(duì)象進(jìn)行啟動(dòng)測(cè)試。
        正常啟動(dòng)中先由NorFlash建立文件系統(tǒng),然后通過(guò)NandFlash加載文件。實(shí)際測(cè)試中對(duì)1 MB密文的讀取耗時(shí)1.4 s。可以對(duì)密文讀取方式進(jìn)行優(yōu)化,將密文燒入片外NorFlash中,系統(tǒng)上電后,內(nèi)存從NorFlash中獲取密文的讀取方式,時(shí)間為0.03 s。這種差別的原因主要有2點(diǎn):(1)文件系統(tǒng)訪問(wèn)方式下用fopen和fread函數(shù)打開(kāi)密文,解密后的數(shù)據(jù)還需寫回到文件中重新讀取,且會(huì)受時(shí)鐘頻率及總線速度的限制。而后者屬于內(nèi)存直接讀取,解密后直接從內(nèi)存啟動(dòng);(2)NorFlash的讀取速度本身就比NandFlash要快。
      啟動(dòng)過(guò)程各部分時(shí)間如表3所示。

        需要注意的是,在啟動(dòng)過(guò)程中只開(kāi)啟了指令cache,且沒(méi)有MMU的支持,所以解密的執(zhí)行速度較之系統(tǒng)啟動(dòng)后要慢很多。經(jīng)測(cè)試,在系統(tǒng)加載起來(lái)后1 MB的密文解密操作只需1.7 s。對(duì)啟動(dòng)速度有特殊要求的應(yīng)用可以對(duì)MMU和cache的使用進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整設(shè)計(jì)。
        系統(tǒng)啟動(dòng)后進(jìn)行的定時(shí)認(rèn)證,可以監(jiān)測(cè)與FS8826的正常通信,保證主映像運(yùn)行在*目標(biāo)機(jī)上。認(rèn)證過(guò)程中的運(yùn)算都在FS8826芯片內(nèi)進(jìn)行,不會(huì)對(duì)主映像的運(yùn)行速度造成影響,經(jīng)過(guò)測(cè)試每次認(rèn)證耗時(shí)0.16 s,如果安全級(jí)別要求不是很高,也可以選擇采用復(fù)位芯片的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè),每次僅耗時(shí)0.01 s。
      針對(duì)其軟件安全提出了一套可行的解決方案。本方案可以抵御兩類攻擊:(1)本文構(gòu)建的安全啟動(dòng)過(guò)程,如果脫離了FS8826的支持,將無(wú)法獲取密鑰,無(wú)法通過(guò)認(rèn)證。并且可以設(shè)置不止一次的認(rèn)證操作隱藏在啟動(dòng)過(guò)程中,將其中的一部分用作FS8826的驗(yàn)證區(qū)數(shù)據(jù),即使黑客通過(guò)反匯編的手段,找到認(rèn)證代碼并予以忽略,也會(huì)因?yàn)榇鄹氖蛊渌糠值恼J(rèn)證無(wú)法通過(guò),從而達(dá)到防止軟件盜版的目的;(2)關(guān)鍵的代碼一開(kāi)始就是以加密狀態(tài)存放在NorFlash中,密鑰則存儲(chǔ)在FS8826的安全存儲(chǔ)區(qū)內(nèi),合法用戶運(yùn)行時(shí)將獲取密鑰,把密文解密到內(nèi)存中,掉電數(shù)據(jù)丟失。同時(shí),F(xiàn)S8826與SOC之間的總線通信已經(jīng)過(guò)加密,能夠防止黑客從總線竊取。該方案成本低,效果好,其成果具有一定的推廣性。

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