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公開番号2025127235
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024023853
出願日2024-02-20
発明の名称メモリ保護装置、メモリ保護システム、メモリ保護方法及びプログラム
出願人日本電気株式会社
代理人個人
主分類G06F 21/64 20130101AFI20250825BHJP(計算;計数)
要約【課題】カウンタが圧縮されている場合であっても、木構造を効率的に回復することが可能なメモリ保護装置を提供する。
【解決手段】入力手段は、木構造に関する情報を入力する。チェックサム取得手段は、複数のリーフノードでカウンタの一部が共有されることによって圧縮されたリーフノードカウンタに基づいて第1の計算手法によって計算されセキュアな第1の領域に格納された第1のチェックサムを取得する。リーフノード検証手段は、リーフノードカウンタに基づいて第1の計算手法によって計算された第2のチェックサムと第1のチェックサムとを比較してチェックサムの検証を行い、リーフノードに関するタグについて検証を行う。リーフノード検証手段は、メモリに対してクラッシュが発生したときにリーフノードに対して改ざんが行われたか否かを検証する。
【選択図】図15
特許請求の範囲【請求項１】
メモリを保護するために構成される木構造であって当該木構造の各ノードを並列に更新可能な木構造に関する情報であって、少なくともノードの情報が更新されるたびに更新されるカウンタを含む情報を入力する入力手段と、
前記木構造におけるリーフノードに関するカウンタであるリーフノードカウンタあって、複数の前記リーフノードでカウンタの一部が共有されることによって圧縮されたリーフノードカウンタに基づいて異なるリーフノードカウンタに対して異なるチェックサムが計算されるような計算手法である第１の計算手法によって計算されセキュアな第１の領域に格納された第１のチェックサムを取得するチェックサム取得手段と、
前記リーフノードカウンタに基づいて前記第１の計算手法によって第２のチェックサムを計算して前記第１のチェックサムと前記第２のチェックサムとを比較してチェックサムの検証を行い、前記リーフノードに関するタグについて検証を行うことによって、メモリに対してクラッシュが発生したときに前記リーフノードに対して改ざんが行われたか否かを検証するリーフノード検証手段と、
を有する、メモリ保護装置。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記リーフノードカウンタは、当該リーフノードカウンタに対応するリーフノードが更新されるにつれて単調増加となるように更新される、
請求項１に記載のメモリ保護装置。
【請求項３】
前記第１の計算手法は、前記リーフノードカウンタが更新されるにつれてチェックサムが単調増加又は単調減少となるような、計算手法である、
請求項２に記載のメモリ保護装置。
【請求項４】
前記第１の計算手法は、四則演算のうちの少なくとも１つによる計算手法である、
請求項３に記載のメモリ保護装置。
【請求項５】
前記第１の計算手法は、前記リーフノードカウンタの和によってチェックサムを計算するような計算手法である、
請求項４に記載のメモリ保護装置。
【請求項６】
前記リーフノードカウンタは、親ノードを同じとする全てのリーフノードでカウンタの一部が共有されており、
前記第１の計算手法は、全ての前記リーフノードカウンタの総和によってチェックサムを計算するような計算手法である、
請求項５に記載のメモリ保護装置。
【請求項７】
前記リーフノードに対して改ざんが行われていない場合に、前記リーフノードカウンタを用いて、前記木構造における前記リーフノード以外のノードである上位ノードのカウンタのクラッシュ前に取り得た値の最大値を計算し、前記最大値に基づいて前記上位ノードに関するタグを計算することによって、前記木構造を新たに構成するノード回復手段、
をさらに有する請求項１に記載のメモリ保護装置。
【請求項８】
改ざん検知を行いたい平文を入力として、少なくとも初期状態の木構造であってメモリを保護するために構成され当該木構造の各ノードを並列に更新可能な木構造を出力するメモリ構造初期化装置と、
少なくとも改ざんをチェックしたい平文の格納場所と木構造とを入力として、前記格納場所に対応するメモリが改ざんされているか否かを検証するメモリ検証装置と、
少なくとも更新したい平文の格納場所とその更新内容、及び前記木構造を入力とし、更新後の木構造、又は、改ざんを検知したことを表すエラーメッセージを出力する、メモリ更新装置と、
メモリに対してクラッシュが発生したときにメモリを保護するための処理を行うメモリ保護装置と、
を有し、
前記メモリ更新装置は、
前記木構造に関する情報であって、少なくともノードの情報が更新されるたびに更新されるカウンタを含む情報を入力する第１の入力手段と、
前記木構造におけるリーフノードに関するカウンタであるリーフノードカウンタあって、複数の前記リーフノードでカウンタの一部が共有されることによって圧縮されたリーフノードカウンタに基づいて、前記リーフノードが更新されるたびに、異なるリーフノードカウンタに対して異なるチェックサムが計算されるような計算手法である第１の計算手法によって第１のチェックサムを計算するチェックサム計算手段と、
前記第１のチェックサムをセキュアな第１の領域に格納するチェックサム格納手段と、
を有し、
前記メモリ保護装置は、
前記木構造に関する情報を入力する第２の入力手段と、
前記第１の領域に格納された第１のチェックサムを取得するチェックサム取得手段と、
前記リーフノードカウンタに基づいて前記第１の計算手法によって第２のチェックサムを計算して前記第１のチェックサムと前記第２のチェックサムとを比較してチェックサムの検証を行い、前記リーフノードに関するタグについて検証を行うことによって、メモリに対してクラッシュが発生したときに前記リーフノードに対して改ざんが行われたか否かを検証するリーフノード検証手段と、
を有する、
メモリ保護システム。
【請求項９】
メモリを保護するために構成される木構造であって当該木構造の各ノードを並列に更新可能な木構造に関する情報であって、少なくともノードの情報が更新されるたびに更新されるカウンタを含む情報を入力し、
前記木構造におけるリーフノードに関するカウンタであるリーフノードカウンタあって、複数の前記リーフノードでカウンタの一部が共有されることによって圧縮されたリーフノードカウンタに基づいて異なるリーフノードカウンタに対して異なるチェックサムが計算されるような計算手法である第１の計算手法によって計算されセキュアな第１の領域に格納された第１のチェックサムを取得し、
前記リーフノードカウンタに基づいて前記第１の計算手法によって第２のチェックサムを計算して前記第１のチェックサムと前記第２のチェックサムとを比較してチェックサムの検証を行い、前記リーフノードに関するタグについて検証を行うことによって、メモリに対してクラッシュが発生したときに前記リーフノードに対して改ざんが行われたか否かを検証する、
メモリ保護方法。
【請求項１０】
前記リーフノードカウンタは、当該リーフノードカウンタに対応するリーフノードが更新されるにつれて単調増加となるように更新される、
請求項９に記載のメモリ保護方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、メモリ保護装置、メモリ保護システム、メモリ保護方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
様々なデバイスがネットワークに接続している昨今、デバイスの格納データの改ざん検知や秘匿などのメモリ保護技術が重要となっている。この技術に関連し、非特許文献１は、メモリ保護のために、対象メモリをリーフノードとし各ノードを並列に更新可能な木構造について、クラッシュ一貫性（Crash Consistency）を実現できる技術を開示する。
【０００３】
また、メモリのサイズを削減するため、木構造のノードに関するカウンタを圧縮してカウンタのデータサイズを削減する技術が提案されている。非特許文献２は、木構造のノードに関するカウンタを圧縮する手法の一例を開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Jianming Huang and Yu Hua、"Root Crash Consistency of SGX-style Integrity Trees in Secure Non-Volatile Memory Systems"、2023 IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture (HPCA)、URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10071003
Gururaj Saileshwar, Prashant J. Nair, Prakash Ramrakhyani, Wendy Elsasser, Jose A. Joao and Moinuddin K. Qureshi、"Morphable Counters: Enabling Compact Integrity Trees For Low-Overhead Secure Memories"、2018 51st Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture、URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8574558
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１にかかる技術は、木構造のノードに関するカウンタが圧縮されている場合に適用することができない。したがって、非特許文献１にかかる技術は、カウンタが圧縮されている場合に木構造を効率的に回復することが困難である。したがって、複数のノードについて並列に更新可能な木構造について、カウンタが圧縮されている場合であっても木構造を効率的に回復することが望まれる。
【０００６】
本開示の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、メモリ保護のために木構造を用いる構成において、カウンタが圧縮されている場合であっても、木構造を効率的に回復することが可能なメモリ保護装置、メモリ保護システム、メモリ保護方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示にかかるメモリ保護装置は、メモリを保護するために構成される木構造であって当該木構造の各ノードを並列に更新可能な木構造に関する情報であって、少なくともノードの情報が更新されるたびに更新されるカウンタを含む情報を入力する入力手段と、前記木構造におけるリーフノードに関するカウンタであるリーフノードカウンタあって、複数の前記リーフノードでカウンタの一部が共有されることによって圧縮されたリーフノードカウンタに基づいて異なるリーフノードカウンタに対して異なるチェックサムが計算されるような計算手法である第１の計算手法によって計算されセキュアな第１の領域に格納された第１のチェックサムを取得するチェックサム取得手段と、前記リーフノードカウンタに基づいて前記第１の計算手法によって第２のチェックサムを計算して前記第１のチェックサムと前記第２のチェックサムとを比較してチェックサムの検証を行い、前記リーフノードに関するタグについて検証を行うことによって、メモリに対してクラッシュが発生したときに前記リーフノードに対して改ざんが行われたか否かを検証するリーフノード検証手段と、を有する。
【０００８】
本開示にかかるメモリ保護システムは、改ざん検知を行いたい平文を入力として、少なくとも初期状態の木構造であってメモリを保護するために構成され当該木構造の各ノードを並列に更新可能な木構造を出力するメモリ構造初期化装置と、少なくとも改ざんをチェックしたい平文の格納場所と木構造とを入力として、前記格納場所に対応するメモリが改ざんされているか否かを検証するメモリ検証装置と、少なくとも更新したい平文の格納場所とその更新内容、及び前記木構造を入力とし、更新後の木構造、又は、改ざんを検知したことを表すエラーメッセージを出力する、メモリ更新装置と、メモリに対してクラッシュが発生したときにメモリを保護するための処理を行うメモリ保護装置と、を有し、前記メモリ更新装置は、前記木構造に関する情報であって、少なくともノードの情報が更新されるたびに更新されるカウンタを含む情報を入力する第１の入力手段と、前記木構造におけるリーフノードに関するカウンタであるリーフノードカウンタあって、複数の前記リーフノードでカウンタの一部が共有されることによって圧縮されたリーフノードカウンタに基づいて、前記リーフノードが更新されるたびに、異なるリーフノードカウンタに対して異なるチェックサムが計算されるような計算手法である第１の計算手法によって第１のチェックサムを計算するチェックサム計算手段と、前記第１のチェックサムをセキュアな第１の領域に格納するチェックサム格納手段と、を有し、前記メモリ保護装置は、前記木構造に関する情報を入力する第２の入力手段と、前記第１の領域に格納された第１のチェックサムを取得するチェックサム取得手段と、前記リーフノードカウンタに基づいて前記第１の計算手法によって第２のチェックサムを計算して前記第１のチェックサムと前記第２のチェックサムとを比較してチェックサムの検証を行い、前記リーフノードに関するタグについて検証を行うことによって、メモリに対してクラッシュが発生したときに前記リーフノードに対して改ざんが行われたか否かを検証するリーフノード検証手段と、を有する。
【０００９】
本開示にかかるメモリ保護方法は、メモリを保護するために構成される木構造であって当該木構造の各ノードを並列に更新可能な木構造に関する情報であって、少なくともノードの情報が更新されるたびに更新されるカウンタを含む情報を入力し、前記木構造におけるリーフノードに関するカウンタであるリーフノードカウンタあって、複数の前記リーフノードでカウンタの一部が共有されることによって圧縮されたリーフノードカウンタに基づいて異なるリーフノードカウンタに対して異なるチェックサムが計算されるような計算手法である第１の計算手法によって計算されセキュアな第１の領域に格納された第１のチェックサムを取得し、前記リーフノードカウンタに基づいて前記第１の計算手法によって第２のチェックサムを計算して前記第１のチェックサムと前記第２のチェックサムとを比較してチェックサムの検証を行い、前記リーフノードに関するタグについて検証を行うことによって、メモリに対してクラッシュが発生したときに前記リーフノードに対して改ざんが行われたか否かを検証する。
【００１０】
本開示にかかるプログラムは、メモリを保護するために構成される木構造であって当該木構造の各ノードを並列に更新可能な木構造に関する情報であって、少なくともノードの情報が更新されるたびに更新されるカウンタを含む情報を入力するステップと、前記木構造におけるリーフノードに関するカウンタであるリーフノードカウンタあって、複数の前記リーフノードでカウンタの一部が共有されることによって圧縮されたリーフノードカウンタに基づいて異なるリーフノードカウンタに対して異なるチェックサムが計算されるような計算手法である第１の計算手法によって計算されセキュアな第１の領域に格納された第１のチェックサムを取得するステップと、前記リーフノードカウンタに基づいて前記第１の計算手法によって第２のチェックサムを計算して前記第１のチェックサムと前記第２のチェックサムとを比較してチェックサムの検証を行い、前記リーフノードに関するタグについて検証を行うことによって、メモリに対してクラッシュが発生したときに前記リーフノードに対して改ざんが行われたか否かを検証するステップと、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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