基于计数器模式加密的非易失内存性能与寿命研究优化

发布时间：2023-01-15 08:25

　　新型非易失存储技术有望取代传统内存成为下一代主存,将其应用于内存系统中仍然面临着数据安全问题带来的挑战。采用传统的计数器模式加密、完整性检测等机制保证非易失内存的数据安全会对数据访问性能、存储介质寿命带来严重影响。采用可变形计数器组织方式管理数据加密计数器,提出了一种高效的完整性检测树组织方案Co-Counter。Co-Counter减少了额外的访存开销,将每个数据块的加密计数器、局部计数器等元数据作为一个整体,存放在完整性检测树叶子结点中,仅用一次访存操作获取所有相关的元数据,提升了数据访问性能;Co-Counter降低了雪崩效应对非易失存储介质寿命的影响,将可能同时被修改的字节聚集在相同的逻辑数据单元中进行加密,减轻了加密算法对未修改字节的影响,从而降低了密文中数据位的翻转比例,提升了存储介质的寿命。针对密文中的修改字节分散在不同的物理数据单元内、需要分多次写回相变存储器阵列,提出了一种基于数据重映射的加密方案DEUCE-M。利用修改字节的局部性,将待加密数据块中分散的修改字节映射至数据块的前部分物理数据单元、未修改字节映射至后部分,在功耗预算限制下,将密文中修改字节以更少的物理数... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 论文结构
2 关键技术及问题分析
    2.1 计数器模式加密与完整性检测
    2.2 寿命友好的的选择性重加密方法
    2.3 相关元数据的设计选项
    2.4 存在问题分析
    2.5 本章小结
3 完整性检测树组织结构优化
    3.1 基本方案MC-NACRE(M,N)
    3.2 CO-COUNTER完整性检测树组织优化设计
    3.3 CO-COUNTER寿命优化设计
    3.4 CO-COUNTER存储空间开销评估
    3.5 本章小结
4 数据加密后相变存储器写性能优化
    4.1 问题分析
    4.2 DEUCE-M数据重映射设计优化
    4.3 数据重映射硬件设计与开销评估
    4.4 本章小结
5 测试与分析
    5.1 仿真平台介绍
    5.2 测试环境与负载
    5.3 CO-COUNTER完整性检测树组织优化测试结果
    5.4 DEUCE-M写性能优化测试结果
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 未来展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文和专利



本文编号：3730845