單固態(tài)硬盤(pán)嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可信性研究.pdf

1、縮短CPU的處理速度和存儲(chǔ)器速度之間的差距一直是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)硬盤(pán)的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了瓶頸，因此基于閃存的固態(tài)硬盤(pán)的發(fā)展使這個(gè)瓶頸得到了一定的緩解。
　　最近基于閃存的存儲(chǔ)系統(tǒng)用在了越來(lái)越多的計(jì)算系統(tǒng)，包括手機(jī)，平板電腦，計(jì)算機(jī)，甚至一些工作站和服務(wù)器都是用的這套系統(tǒng)，原因就在于它快速的I/O性能，耐沖擊性，光學(xué)因素等等。固態(tài)硬盤(pán)（SSD）則是其中最受歡迎的一種。為了保持和傳統(tǒng)的基于機(jī)械硬盤(pán)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的兼容性

2、，SSD存儲(chǔ)系統(tǒng)通常使用一個(gè)閃存轉(zhuǎn)換層，簡(jiǎn)稱(chēng)FTL。FTL作為SSD的核心存在，通常都是制造商的專(zhuān)利并且對(duì)其實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)是保持高度機(jī)密的。而本文現(xiàn)在考慮到制造商惡意執(zhí)行木馬功能的這種可能性，這就引起了在固態(tài)硬盤(pán)之上構(gòu)建的系統(tǒng)的可信性風(fēng)險(xiǎn)。這種特洛伊木馬功能一旦觸發(fā)，可能會(huì)損害存儲(chǔ)在SSD中數(shù)據(jù)的完整性或者完全的擦除數(shù)據(jù)。最近，有人提出了一種異構(gòu)冗余的存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。然而，許多系統(tǒng)如嵌入式系統(tǒng)不能承擔(dān)擁有一個(gè)冗余系統(tǒng)這么大的負(fù)擔(dān)。

3、r>　　在本文中，針對(duì)應(yīng)用硬件木馬在近年來(lái)已經(jīng)被新確定為一種新的安全威脅，本文對(duì)單固態(tài)硬盤(pán)中系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可靠性進(jìn)行了全方位研究。分析了由信任問(wèn)題引發(fā)的可能的威脅，比如數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)篡改、性能降低等等威脅。并針對(duì)這些威脅提出了一個(gè)只需要在單個(gè)固態(tài)硬盤(pán)上運(yùn)行系統(tǒng)的方案，它可以對(duì)SSD存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性的驗(yàn)證，并且恢復(fù)丟失或篡改的數(shù)據(jù)。該方案提出了一種“選擇性地兩次備份和一次備份I/O請(qǐng)求”的安全機(jī)制，使一些很重要的數(shù)據(jù)在遭到纂改或丟失的情況