开箱即用，为DDR DRAM一键开启硬件保护罩

存储器攻击原理

首先一起来看一下DRAM特有的安全漏洞：

• Rowhammer：采用Rowhammer策略的攻击者意图修改或破坏数据。Rowhammer攻击会高速重复读取存储器行中的数据，导致相邻行内页表条目中的位发生反转（从1到0或从0到1）。谷歌Project Zero团队表示，攻击者可以通过这种方式，对整个物理存储器进行读写访问。随着尺寸不断缩小，DRAM芯片更易受到这类攻击，因为晶体管更密集地堆积在一起，导致在这种攻击过程中发生溢出的风险变得更高。

   

• RAMBleed：RAMBleed用于窃取跨系统传输的数据。RAMBleed攻击与Rowhammer攻击原理相同，但会读取信息，而不是修改信息，因此对存储器中数据的机密性造成了威胁。通过RAMBleed攻击方式，攻击者可以从DRAM中提取信息。

   

• 冷启动攻击：攻击者可以通过冷启动攻击实际接触到系统。他们可以借此对特定系统进行硬重置，访问启动前的物理存储器数据来检索加密密钥，并造成严重破坏。

   

如何保护SoC中DDR接口安全

SoC中的DDR接口应该如何保护呢？下面提供几种策略思路：

• 设计安全的基础设施，确保基础安全可靠，包括利用控制面板来实现身份验证和密钥管理，以及利用数据面来确保数据加密和完整性。

   

• 遵循相关标准。存储器利用各种基于标准的加密算法（比如各种密钥大小的AES-XTS）来确保数据保密性，如NIST SP800-38E中所述。

   

• 实施高度优化的解决方案，确保可以有效地进行扩展，以支持存储器接口的最新带宽要求。利用流水线架构，实现高效的调整计算、密钥刷新和低延迟。考虑采用各种优化选项，例如在一个循环周期运行多个AES轮次，并使用特定的AES S盒实现来尽可能优化面积或提高频率。

   

• 支持按区域加密/解密，为各种用例提供灵活性。

   

• 在安全的环境中生成和管理密钥。存储器加密解决方案需要控制面组件来进行身份验证和管理。通常，这可以通过使用具有信任根的安全隔离区来解决。安全隔离区需要支持通过固件更新进行调整，以帮助确保密钥管理策略经得起未来考验，包括可能发生的算法变化。

   

在保护DRAM数据方面，一种解决方案是先使用密钥对数据进行加密，然后再发送到DDR控制器，但这种方法并不理想，因为加密模块必须管理大量操作，以确保数据包大小合适。例如，当应用程序向存储器中写入一个字节的数据时，加密模块需要读取相应存储器位置，并入新写入的字节，最后再写回存储器中。加密模块与存储器相距越远，要管理的东西就越多。这不仅影响性能预算（对于提高存储器带宽来说代价太高），而且因为要在SoC上传输数据，还必须注意性能下降问题。

最佳的解决方案是在DDR或LPDDR控制器内紧密耦合加密/解密功能，从而尽可能地提高存储器效率并降低总体延迟。同时，控制器需要尽可能地靠近存储器。

结语

除了DDR/LPDDR安全接口外，新思科技还为各种使用广泛的协议提供完整的标准化安全接口解决方案，具体协议包括PCIe、CXL、HDMI、DisplayPort、USB Type-C和以太网。这些解决方案能够满足最具挑战性的要求，让开发者能够在其SoC中快速实现所需的安全性，从而降低安全风险并缩短产品上市时间。