本文關鍵詞：移動終端持久性內存的壽命和安全性問題研究

  更多相關文章： 新型非易失性存儲器 移動終端 減少寫 數(shù)據(jù)加密

【摘要】：隨著信息化的快速發(fā)展,移動終端已應用于大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等領域。同時,對存儲性能、能耗、容量、可靠性和成本等提出更高要求。DRAM能耗和可縮性限制成為制約移動終端系統(tǒng)發(fā)展的主要瓶頸,迫切需要新的替換技術。新型非易失性存儲器(Non-Volatile Memory,NVM)以其高擴展、低功耗、非易失、高存儲密度、按字節(jié)編址、抗震等特征得到廣泛關注。新型非易失性存儲可以很好解決DRAM能耗和擴展性問題。新型NVM顯著的優(yōu)勢使其成為DRAM最具競爭的替代技術。然而,新型非易失性存儲器普遍存在壽命有限和安全性低的缺陷。為此,針對移動終端耐久性內存的壽命和安全性問題,結合移動終端應用程序特征和資源受限的缺點。本文首先針對非易失性存儲器的壽命問題,開展基于存儲單元的減少寫技術研究。然后對非易失存儲器的安全性問題進行研究,提出了基于計數(shù)器模式的間接加密技術。最后通過實驗證明提出技術的有效性。具體來說,本文開展如下工作:第一,移動終端內存通常需要進行頻繁的更新操作,大量的寫操作加快非易失性存儲器的磨損。對此,借助應用程序的特征和系統(tǒng)能耗的限制,設計了基于重編碼的壽命優(yōu)化技術。該技術通過翻轉和移位策略對將要寫入的數(shù)據(jù)進行變換,以減少將要寫入數(shù)據(jù)和存在數(shù)據(jù)的不同數(shù)據(jù)位總數(shù),達到擴展非易失性存儲器壽命的目的。第二,非易失性存儲器具有非易失性的自然屬性,數(shù)據(jù)在沒有電力供應的情況下仍然保存,給存儲數(shù)據(jù)的安全性帶來巨大挑戰(zhàn)。對此,本文對非易失性存儲器的安全性進行研究,設計基于計數(shù)器模式的加密技術實現(xiàn)對存儲數(shù)據(jù)安全性的保護。最后,針對非易失性存儲器壽命和安全性的問題,本文設計相應的模擬器進行實驗。針對壽命問題,實驗結果證實設計的壽命優(yōu)化技術能夠減少至少57%的寫操作,延長非易失性內存2.3倍的寫壽命。針對安全性問題,實驗結果顯示設計的加密技術相比于直接AES和流密碼加密技術在能耗,系統(tǒng)時延和存儲代價等方面都有改善。本文提出的技術對非易失性存儲器在移動設備、嵌入式設備、個人PC和數(shù)據(jù)中心等領域的應用提供新的方向和思路。
【關鍵詞】：新型非易失性存儲器 移動終端 減少寫 數(shù)據(jù)加密
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;TP309
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究目的和意義9-11
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.1 NVM性能優(yōu)化11
• 1.3.2 NVM安全性優(yōu)化11-12
• 1.4 本文研究內容12-13
• 1.5 論文組織結構13-14
• 2 技術背景論述14-23
• 2.1 移動終端內存系統(tǒng)14-21
• 2.1.1 移動終端持久性內存架構15-17
• 2.1.2 新型非易失性存儲17-21
• 2.2 內存壽命優(yōu)化21
• 2.3 內存安全性優(yōu)化21-22
• 2.4 本章小結22-23
• 3 非易失性內存壽命研究23-35
• 3.1 非易失內存系統(tǒng)23-29
• 3.1.1 壽命優(yōu)化24-26
• 3.1.2 算法設計26-29
• 3.2 實例分析29-30
• 3.3 理論分析30-34
• 3.4 本章小結34-35
• 4 非易失性內存安全性研究35-44
• 4.1 非易失性內存安全35-36
• 4.2 MobiLock加密機制36-41
• 4.2.1 MobiLock加密架構37-39
• 4.2.2 MobiLock安全模型39-40
• 4.2.3 MobiLock結構組成40-41
• 4.3 MobiLock實現(xiàn)41-42
• 4.3.1 MobiLock加密過程41-42
• 4.3.2 MobiLock解密過程42
• 4.4 安全性能分析42-43
• 4.5 本章小結43-44
• 5 實驗與分析44-52
• 5.1 實驗平臺44-45
• 5.2 測試標準45-46
• 5.3 實驗結果和分析46-51
• 5.4 本章小結51-52
• 6 總結與展望52-54
• 6.1 總結52-53
• 6.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-60
• 附錄60
• A. 作者在攻讀學位期間內發(fā)表的論文目錄60
• B. 作者在攻讀學位期間內參加的科研項目60
• C. 專利60

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