Kayıtlar, şifreleme operasyonları sırasında veri ve anahtarlara hızlı erişim sağlar. CPU veya özel kriptografik motorun çok temelinde oturmakta olan bu yüksek hızlı bellek hücreleri, tüm modern güvenlik protokollerine dayanan anlık geri dönüş ve manipülasyonu sağlayarak, kayıtların ve donanım şifreleme işlemlerinin en kısa sürede güvenli hale getirilmesinde gerekli olan bazı hataların düzeltilmesini sağlar.
Donanımta Kayıtları Anlamak
Donanım şifrelemesinde, geçici olarak veri, kriptografik anahtarlar ve orta sonuçlar kaydeder. Bu hızlı erişim, gerçek zamanlı veri güvenliği uygulamaları için önemli olan, yüksek hızlı bir işlem sağlamak için gereklidir.Modern kriptografik manzara, şifreleme ve decryption işlemlerinin asla bir şişenck olmasını gerektirir.
Kriptografinin Context'ında Ne Kayıtlar?
Kayıtlar genellikle Flip-flop veya latches'ten inşa edilir ve aynı silikonda bellek yük operasyonları olmadan kullanılabilir.Bu doğrudan erişim, ana bellek (DRAM) veya önbellek (SRAM) aksine, kayıtlar doğrudan talimatlara göre şifrelenir ve ek bellek yük operasyonları olmadan da mantık talimatlarında kullanılabilir.Bu doğrudan erişim, hızlı bir şekilde şifreleme için kritiktir.
AES, RSA gibi kriptografik algoritmaları ve ECC, her devlet için geçici tutma alanı olarak hareket eder ve bu algoritmaların kayıt altına alınması için genel şifreleme ve komutları optimize eder.
Donanım Neden Şifreleme?
Yazılım tabanlı şifreleme, esnekken, genellikle bir akış, hafıza gecikmesi ve genel amaçlı CPU sınırlamaları nedeniyle performans yükünden muzdariptir. Donanım şifreleme işlemlerine asla erişilebilir olmayan bir kripto-ya yazılımları azaltır. Donanım kayıtları da görev için bir amaç tabanlıdır.Bu sonuçlar her iki hızda ve güvenlik avantajlarında da geçerlidir.Örneğin, ana bellekten erişilebilir olan bir kayıtta, bellek-scraping yazılımları ile karşı karşıya kalmamış bir bellekten erişilebilir olan saldırı yüzeyi azaltır.
Ayrıca, disk şifreleme (örneğin, BitLocker, FileVault) veya sanal özel ağ (VPN) gibi senaryolarda, veri hacmi muazzam. Donanım hızlandırıcıları için işlem hızı 100 Gbps'ye kadar, genel amaçlı bir temel CPU'nun elde edebileceğinden çok daha fazla.Bu tür endişelerin ayrılması - özel bir kripto motorun özel kayıt işlemlerinin şifreli kaydı ile ilgili bir kayıt tutma işlemine izin vermek - modern güvenilir bir bilişim mimarisinin temel taşı.
Şifrelemede Kullanılan Kayıt Türleri
Kriptografik bir motordaki tüm kayıtlar aynı amaca hizmet eder. Tasarımcılar, şifreleme ve şifreleme sürecinin belirli aşamalarına özel olarak sunulur.Bu ayrımlar bir donanım güvenlik modülünün sağlamlığını ve verimliliğini değerlendirmede yardımcı olur.
General-Purpose Registers
[FONT:0]Genel amaçlı kayıtlar [[Dönetici:0], kriptografik olanlar dahil herhangi bir işlemcinin iş kümeleridir.Belirli blok, kısmi türleme ve XOR gibi matematiksel işlemleri doğrudan kullanarak kayıt altına alır.
Anahtar Kayıtlar
[FONT:0)Key kayıtlar[[Döneticiler) kritik bir güvenlik elemanıdır. Kriptografik anahtarını depolar - veya birden çok yuvarlak anahtarlar usta anahtardan elde edilir - donanım modülünün güvenli sınırının dışında, bu kayıtlar genellikle özel korumalarla tasarlanmıştır: Özel anahtar kayıtların yalnızca anahtar teslim edilmesi sırasında yazılabilirler, herhangi bir kullanıcı seviyesindeki talimat tarafından okunabilir ve otomatik olarak garanti edilen veya tam olarak belirlenen depolama platformlarından daha fazla güvenlik deposunda silinir.
Öğretim Kaydı
[[Dönetici kayıtlarında [Dönetici:0) Belirli bir kriptografi algoritmasının (parçalı) tarafından gerçekleştirildiği mevcut işlem kodunu (parçalı) tutar. Tipik bir kripto hızlandırıcısında, sonlu bir devlet makinesi (FSM) işlemlerinin sadece bir hafıza veya yapılandırma kayıtlarından mikroinstructions tarafından takip edilen bir kontrol grubu olarak yapılır.Bu mikro yapılı kayıt işlemleri otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak yapılır.
Shift Registers
[FONT=0)Shift kayıtlarında [Dönetici:0][Döneticileri ve geçişleri gerektiren algoritmaların blok halinde yaygın olarak kullanılır.Fort example, AESRows operation returnss by once and updateing.For stream example, in AES4 or Cha20, Transitions by changing and update a keystreaming.
Durum ve Kontrol Registers
Veri yolları ötesinde, kriptografik donanım [[Döneticiler:0)status kayıtlarını [CFLT:1), motorun mevcut durumunu gösteren bir sistemdir: yoğun, hazır, hata veya bir işlemden tamamlanma. [FODDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD:D:D) Bu kayıtlar, düşük ücretli bir sistemli komut ve izleme için izin verir.
Özelleştirilmiş Kayıtlar: S-Box Lookup Boru Kayıtları
Bazı tasarımları dahil:0)S-Box kayıtları[Dönetici: 1) Depolama alt konumları doğrudan kayıt tabanlı hafızada (daha küçük bir SRAM olarak uygulanır, ancak hızlı erişim için kayıt işlemleri olarak verilir). AES, S-Box gözlüğü kritik bir yoldur; kayıt altına alındıktan sonra, kayıt altına alındı. )Pipeline kayıtları)[Dönemli bir kayıt işlemlerinin ikinci aşamalarını sağlar.
Kayıtların Decryption
Şifreleme sırasında, kayıtlar şifrelemede benzer işlevleri yerine getirir, şifreli verileri, anahtarları ve orta sonuçları saklarlar.Sağlama işlemi etkin bir şekilde tersine çevirmek için donanıma olanak sağlar, veri bütünlüğü ve güvenliği sağlamak. Ancak, şifreleme işlemleri genellikle aynı düşük gecikme işlemleri gerektirir: InvShiftRows, InvSubBytes, InvMixColumntiation with private keys in RSA. Registers should enjoy these inverse operations while maintain the same low latency.
Simülasyon anahtar algoritmalarında, şifreleme için kullanılan yuvarlak anahtarlar genellikle aynı anahtar programdan elde edilir, ancak genişletilmiş yuvarlak anahtarlara sahip olan anahtar kayıtlar, herhangi bir performans cezası ile ters bir sıraya erişilebilir.
RSA gibi asimetrik ciphers için, şifreleme çok daha büyük bir özel exponent ile bir araya gelir. orta sonuçlar (çok fazla uygulama ürünleri) büyük - 4096 bit - ve geniş kayıt gerektirir (örneğin 4096 bitleri geniş) HTTPS'ye veya e-postaya gibi işlevlerin yanı sıra.
Kayıtlar ayrıca girişten bağımsız bir dizi saat döngüsü kullanarak şifreleme işlemini de korur. Örneğin, non-constant-time software application bilgileri sızdırabilir. Ancak sürekli zamanlı işlemleri uygulayan donanım kayıtları - girişten bağımsız olarak sabit bir sayıda saat döngüsü kullanarak - bazı gelişmiş tasarımlar rastgele gecikmeleri daha da belirsiz güç analizine enjekte eder.
Registers Kullanımının Avantajları
Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız Hız
[FONT:0)Speed en belirgin avantajdır. Kayıtlar veriye hızlı erişim sağlar - 10-20 nanosaniyede işlem hızını azaltır.In kriptografik işlemleri, saniyede milyonlarca turda tasarruf etmek, L1 önbellekli (parçalı döngüler) veya ana bellekle dolu tam kayıt haritada otomatik olarak tam zamanlı olarak tamamlanmış olan otomatikleme işlemlerine ihtiyaç duyan bir yazılım-kanıklama işlemine kıyasla.
Güvenlik Güvenliği Güvenlik Güvenliği Güvenlik Güvenliği
[FONT:0) Güvenlik) anahtarlar güvenli donanım içinde kayıt altında depolandığında büyük ölçüde gelişmiştir. Sistem otobüs veya ana bellek soğuk önyükleme saldırılarına karşı koruma sağlayan dosyaları, bellek çöp saldırıları ve DMA tabanlı ekstraksiyonlar içerir, çünkü kayıtlar kırmızılık ve hata düzeltme kodları ile tasarlanabilir.
Verimlilik Verimliliği
[FONT:0]Efficiency[[Dönetici:0) Her iki güç ve silikon alanda ortaya çıkıyor. Kayıtlar aynı kapasiteye erişim için daha az güç tüketiyor çünkü karmaşık adresleme ve sıra / kol-güçlü cihazlardan kaçınıyorlar - IoT sensörleri veya cep telefonları gibi - kriptografik döngüler için kayıtlar enerji tüketimini azaltır.
Deterministic Latency
Başka bir avantaj ise şöyledir:0)Demirsel gecikmeler[DDD şifreleme veya endüstriyel kontrol gibi gerçek zamanlı sistemler için kritik hale gelir, jitterin şifreleri kullanarak bellekleri kullanarak şifreli gecikmeler her zaman düzeltilebilir, saat döngülerinin önbelleklenmesinden dolayı, şifreleme süresi öngörülebilir hale gelir.
Gerçek Dünya Uygulamaları
Donanım şifrelemesinde kayıt kullanımı birçok ürün ve standartlarda görülebilir. Örneğin, wwwMM kayıtları üzerinde çalışır ve 128-bit durum için genel amaçlı kayıt olarak hareket eder.[Dönetici:2).Trusted Platform (TPM)[Dönetici: 3 )[Dönetici: 2.0 çipleri, anahtar depolama için özel kayıtlar içerir ve doğrudan XMM kaydı için özel olarak tasarlanmış bir şekilde yazılımlara dayanıklı hale getirir.
Donanım Güvenliği Modülleri (HSMs) Thales veya Utimaco gibi şirketlerden, tüm kayıt dosyaları, 2 veya daha yüksek güvenlik gerektiren modüller için özel bir koruma sağlar.
Başka bir örnek Apple'ın Güvenli Enklav veya ARM TrustZone'deki güvenlik alt sistemi, kayıtların cihaz depolama ve biyometrik veriler için şifrelemeyi yönetdiği yerdir.Bu enklavlardaki özel kayıtların kullanımı, ana işletim sistemini her zaman gizli anahtarları öğrenmeden, OS uzlaşma olayında bile korumayı engelliyor.
Yazılım tabanlı Şifreleme ile Karşılaştırma
Yazılım tabanlı şifreleme esnekliği sunarken - günceller kolay, algoritmaları değiştirilebilir - tüm diğer süreçlerle paylaşılan bir donanım uygulamasının ham performans ve güvenlik garantilerini zengin kayıt desteği ile eşleştiremez. Software must with the memory hierarchy: registers are only available as the CPU's general-servis.
Dahası, yazılım uygulamaları mikroarkıntolojik yan kanal saldırılarına karşı savunmasızdır (Spectre, Meltdown, vs.) çünkü kayıt durumu zamanlama yoluyla ertelenebilir. Donanım kayıtları bu sızıntı yollarından kaçınmak için fiziksel olarak tasarlanabilir.Diğer yandan, donanım kayıtları statik olarak - silikon değişiklikler olmadan yeni algoritmaları yeniden programlanamazlar.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Kayıtlar, donanım tabanlı şifreleme ve şifrelemede önemlidir, hızlı, güvenli ve verimli kriptografik süreçleri sağlar. rolleri sağlam donanım güvenlik modülleri tasarlamaya ve kriptografik performans geliştirmeye yardımcı olur.Genel amaçlı iş bloglarından anahtar ve değişim kaydetmeye yardımcı olur, her tür, güvenli bir şekilde korumanın ve geçişte genel amacına katkıda bulunur.Sriptilebilir.Sponent güvenlik modüllerinin yükselişine devam eder ve kriptografik performansların artırılmasına yardımcı olur.