本文關(guān)鍵詞：移動(dòng)終端持久性內(nèi)存的壽命和安全性問題研究

  更多相關(guān)文章： 新型非易失性存儲(chǔ)器 移動(dòng)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(dòng)終端已應(yīng)用于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。同時(shí),對存儲(chǔ)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(dòng)終端系統(tǒng)發(fā)展的主要瓶頸,迫切需要新的替換技術(shù)。新型非易失性存儲(chǔ)器(Non-Volatile Memory,NVM)以其高擴(kuò)展、低功耗、非易失、高存儲(chǔ)密度、按字節(jié)編址、抗震等特征得到廣泛關(guān)注。新型非易失性存儲(chǔ)可以很好解決DRAM能耗和擴(kuò)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(shù)。然而,新型非易失性存儲(chǔ)器普遍存在壽命有限和安全性低的缺陷。為此,針對移動(dòng)終端耐久性內(nèi)存的壽命和安全性問題,結(jié)合移動(dòng)終端應(yīng)用程序特征和資源受限的缺點(diǎn)。本文首先針對非易失性存儲(chǔ)器的壽命問題,開展基于存儲(chǔ)單元的減少寫技術(shù)研究。然后對非易失存儲(chǔ)器的安全性問題進(jìn)行研究,提出了基于計(jì)數(shù)器模式的間接加密技術(shù)。最后通過實(shí)驗(yàn)證明提出技術(shù)的有效性。具體來說,本文開展如下工作:第一,移動(dòng)終端內(nèi)存通常需要進(jìn)行頻繁的更新操作,大量的寫操作加快非易失性存儲(chǔ)器的磨損。對此,借助應(yīng)用程序的特征和系統(tǒng)能耗的限制,設(shè)計(jì)了基于重編碼的壽命優(yōu)化技術(shù)。該技術(shù)通過翻轉(zhuǎn)和移位策略對將要寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)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(dá)到擴(kuò)展非易失性存儲(chǔ)器壽命的目的。第二,非易失性存儲(chǔ)器具有非易失性的自然屬性,數(shù)據(jù)在沒有電力供應(yīng)的情況下仍然保存,給存儲(chǔ)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(chǔ)器的安全性進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)基于計(jì)數(shù)器模式的加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)對存儲(chǔ)數(shù)據(jù)安全性的保護(hù)。最后,針對非易失性存儲(chǔ)器壽命和安全性的問題,本文設(shè)計(jì)相應(yīng)的模擬器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。針對壽命問題,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)設(shè)計(jì)的壽命優(yōu)化技術(shù)能夠減少至少57%的寫操作,延長非易失性內(nèi)存2.3倍的寫壽命。針對安全性問題,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示設(shè)計(jì)的加密技術(shù)相比于直接AES和流密碼加密技術(shù)在能耗,系統(tǒng)時(shí)延和存儲(chǔ)代價(jià)等方面都有改善。本文提出的技術(shù)對非易失性存儲(chǔ)器在移動(dòng)設(shè)備、嵌入式設(shè)備、個(gè)人PC和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的應(yīng)用提供新的方向和思路。
【關(guān)鍵詞】：新型非易失性存儲(chǔ)器 移動(dòng)終端 減少寫 數(shù)據(jù)加密
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)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(nèi)容12-13
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)13-14
• 2 技術(shù)背景論述14-23
• 2.1 移動(dòng)終端內(nèi)存系統(tǒng)14-21
• 2.1.1 移動(dòng)終端持久性內(nèi)存架構(gòu)15-17
• 2.1.2 新型非易失性存儲(chǔ)17-21
• 2.2 內(nèi)存壽命優(yōu)化21
• 2.3 內(nèi)存安全性優(yōu)化21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 非易失性內(nèi)存壽命研究23-35
• 3.1 非易失內(nèi)存系統(tǒng)23-29
• 3.1.1 壽命優(yōu)化24-26
• 3.1.2 算法設(shè)計(jì)26-29
• 3.2 實(shí)例分析29-30
• 3.3 理論分析30-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 非易失性內(nèi)存安全性研究35-44
• 4.1 非易失性內(nèi)存安全35-36
• 4.2 MobiLock加密機(jī)制36-41
• 4.2.1 MobiLock加密架構(gòu)37-39
• 4.2.2 MobiLock安全模型39-40
• 4.2.3 MobiLock結(jié)構(gòu)組成40-41
• 4.3 MobiLock實(shí)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(jié)43-44
• 5 實(shí)驗(yàn)與分析44-52
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)44-45
• 5.2 測試標(biāo)準(zhǔn)45-46
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析46-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 6 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 總結(jié)52-53
• 6.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 附錄60
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間內(nèi)發(fā)表的論文目錄60
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間內(nèi)參加的科研項(xiàng)目60
• C. 專利60

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9 本報(bào)記者 任

本文編號：1066920