[发明专利]基于动态密钥推导的多密钥全存储器加密的方法和装置

说明书

所公开的实施例涉及基于动态密钥推导的多密钥全存储器加密的方法和装置。在一个示例中，处理器包括：密码电路；具有多个密钥拆分和多个完整加密密钥的存储装置；获取和解码电路，用于对指定操作码、地址和keyID的指令进行获取和解码，该操作码要求处理器使用地址来确定是否使用显式密钥，在确定使用显式密钥的情况下，keyID用于选择多个完整加密密钥之一以用作密码密钥，否则，处理器将通过以下方式来动态地推导密码密钥，所述方式是使用keyID选择多个密钥拆分之一、并将密钥拆分和根密钥提供给密钥推导函数以推导密码密钥，加密电路使用该密码密钥对所寻址的存储器位置执行密码操作。

技术领域

发明的领域总地涉及计算机处理器架构，并且更具体地涉及用于基于动态密钥推导的多密钥全存储器加密(MKTME)的方法和装置。

背景技术

对鲁棒的计算机安全性的日益增长的需求已经导致密码学在主流计算机系统和网络中的广泛使用。例如，磁盘加密可以用来保护驻留在永久性磁盘存储设备上的数据，而网络加密可以用来保护通过网络传输的数据。

数据处理系统可以使用虚拟机(VM)来为不同的软件堆栈提供不同的执行环境。用于管理数据处理系统内的VM的软件可被称为管理程序或虚拟机监视器(VMM)。执行VMM的数据处理系统可被称为主机。相比之下，VM的内容可被称为客户机。

VM服务器可以为VM提供受保护的存储器区域。VM服务器可以包括与存储器管理器通信的一个或多个处理器，该存储器管理器包括加密引擎，该加密引擎用来加密从一个或多个处理器传播到存储器的数据，并用来解密从存储器返回到一个或多个处理器的数据。

作为益处，VM服务器可以支持成百上千个虚拟机，每个虚拟机具有与其他虚拟机不同的唯一加密密钥。然而，遗憾的是，为每个虚拟机存储一个或多个加密密钥需要大量存储器，这带来显著的成本和用电。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种处理器，包括：获取电路，用于获取指令；解码电路，用于对获取的指令进行解码，所述获取的指令用于指定操作码、地址和密钥标识符，所述操作码指示所述处理器将使用所述地址来确定是否使用显式密钥，在确定使用显式密钥的情况下，所述处理器将使用所述密钥标识符在多个完整加密密钥中选择密码密钥，否则，所述处理器将通过以下方式来动态地推导所述密码密钥，所述方式是使用所述密钥标识符在多个密钥拆分中选择密钥拆分、并将所述密钥拆分和根密钥提供给密钥推导函数KDF，所述处理器还将使用所述密码密钥与加密电路，以对经加密的存储器位置执行密码操作；和执行电路，用于按照所述操作码来执行所述指令，其中，每个密钥拆分需要比每个完整加密密钥更少的存储。

根据本公开的另一方面，提供了一种由处理器执行的方法，该处理器包括：存储器控制器，用于使用密码电路对数据进行加密和解密；以及存储装置，用于存储多个密钥拆分和多个完整加密密钥，该方法包括：使用获取电路来获取指令；使用解码电路对获取的指令进行解码，所述获取的指令指定操作码、地址和密钥标识符，所述操作码指示所述处理器将使用所述地址来确定是否使用显式密钥，在确定使用显式密钥的情况下，所述处理器将使用所述密钥标识符在所述多个完整加密密钥中选择密码密钥，否则，所述处理器将通过以下方式来动态地推导所述密码密钥，所述方式是使用所述密钥标识符在多个密钥拆分中选择密钥拆分、并将所述密钥拆分和根密钥提供给由所述存储器控制器实现的密钥推导函数KDF，所述存储器控制器还将使用所述密码密钥与加密电路来对经加密的存储器位置执行密码操作；和使用执行电路按照所述操作码来执行所述指令，其中，每个密钥拆分需要比每个完整加密密钥更少的存储。