SSD固態(tài)硬盤加密技術(shù)對(duì)于保護(hù)數(shù)據(jù)安全至關(guān)重要，突出體現(xiàn)在企業(yè)環(huán)境和個(gè)人隱私保護(hù)等方面，用于防止數(shù)據(jù)泄露，滿足合規(guī)需求，并保護(hù)數(shù)據(jù)完整性。SSD數(shù)據(jù)加密中，通常涉及軟件加密、全盤加密（自加密硬盤）、加密標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，以及密鑰管理等加解密技術(shù)和方法，本文將簡單介紹與探討這些關(guān)鍵概念與要點(diǎn)。

01、軟件加密

基于軟件的加密是在操作系統(tǒng)級(jí)別或應(yīng)用程序級(jí)別進(jìn)行的數(shù)據(jù)加密，由軟件（例如全盤加密軟件）負(fù)責(zé)加密和解密操作。常見的實(shí)現(xiàn)包括Windows BitLocker、macOS FileVault、Linux LUKS（Linux Unified Key Setup）等各種加密工具，可以提供較高的靈活性和兼容性，支持不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備，更新和升級(jí)較為方便。

相較于硬件加密，軟件加密突出的不足體現(xiàn)在：

• 可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響，因?yàn)榧用芎徒饷懿僮饔蒀PU處理，這會(huì)增加計(jì)算負(fù)擔(dān)。
• 軟件加密方案通常依賴于操作系統(tǒng)的支持和管理，可能會(huì)面臨操作系統(tǒng)漏洞帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

02、自加密硬盤

自加密硬盤（Self-Encrypting Drives，簡稱SED）是內(nèi)置了加密功能的SSD，通常具備硬件加密引擎，可以實(shí)時(shí)對(duì)寫入的數(shù)據(jù)自動(dòng)加密，對(duì)讀取的數(shù)據(jù)自動(dòng)解密，而無需額外的軟件支持。

除高性能和自動(dòng)化的優(yōu)勢之外，SED提供有效的數(shù)據(jù)安全防護(hù)。其通常遵循相關(guān)加密標(biāo)準(zhǔn)，提供透明加密和訪問控制，即使硬盤被物理盜取，數(shù)據(jù)也無法被非法訪問。

SED常用AES等硬件加密標(biāo)準(zhǔn)，其在SSD內(nèi)部配備硬件加密模塊，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)HOST數(shù)據(jù)寫入或讀取過程中的加解密。使用的加密密鑰由SSD的固件來管理，保存在NAND上或SOC內(nèi)部的OTP（One-Time Programmable）區(qū)域。

可見，在SSD控制器內(nèi)部的硬件加密，通常對(duì)系統(tǒng)性能的影響較小，釋放了CPU資源；同時(shí)也能提供更高的安全性，其密鑰和加密操作由硬件保護(hù)，不易受到軟件層面的攻擊。

03、加密標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議

高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)AES

高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（Advanced Encryption Standard，簡稱AES）是一種對(duì)稱加密算法，支持128位、192位和256位三種不同長度的密鑰，密鑰長度決定了加密的強(qiáng)度和處理速度。多數(shù)SSD使用AES-256加密標(biāo)準(zhǔn)，這是目前最常見和安全的對(duì)稱加密算法。

對(duì)稱加密算法是指加密和解密使用相同的密鑰，只有擁有密鑰的雙方才能解密數(shù)據(jù)。AES采用塊加密的方式，將數(shù)據(jù)分成固定大小的塊并逐塊加密，每塊數(shù)據(jù)都獨(dú)立地經(jīng)過相同的加密過程。

如下圖所示，AES的加密過程為：

1. 初始輪：在加密的開始階段，對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行初步的密鑰混合。

2. 主輪：包括多個(gè)輪次（10輪、12輪或14輪，具體取決于密鑰長度），每輪包含四個(gè)操作：

①逐字節(jié)替換（SubBytes）：使用一個(gè)S-盒對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行字節(jié)級(jí)替換。

②平移行（ShiftRows）：對(duì)數(shù)據(jù)的行進(jìn)行移位操作，增加混淆度。

③混合列（MixColumns）：對(duì)數(shù)據(jù)的列進(jìn)行混合，進(jìn)一步擴(kuò)散信息。

④與輪密鑰按位異或（AddRoundKey）：將當(dāng)前數(shù)據(jù)塊與輪密鑰進(jìn)行異或操作。

3. 最終輪：與主輪類似，但不包括列混合操作。

AES解密過程與加密過程相似，但操作的順序和使用的逆操作不同。解密時(shí)，需要逆向進(jìn)行所有步驟，包括逆S-盒、逆移位和逆混合列等。

◎AES加密和解密過程

由此可以看出，AES主要特點(diǎn)包括：

• 安全性高：被認(rèn)為是非常安全的加密算法，目前無有效的攻擊方法能夠破解AES加密。
• 高效：AES設(shè)計(jì)時(shí)考慮了性能，能夠在各種計(jì)算平臺(tái)上高效運(yùn)行。
• 應(yīng)用廣泛：用于各種應(yīng)用和協(xié)議中，如SSL/TLS、IPsec、文件加密等，確保數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和傳輸過程中的安全性。

TCG Opal與IEEE 1667

可信計(jì)算組織（Trusted Computing Group，簡稱TCG）是致力于推動(dòng)計(jì)算機(jī)安全的非營利性組織，目標(biāo)是通過制定和推廣標(biāo)準(zhǔn)來增強(qiáng)計(jì)算環(huán)境的安全性和可信性，這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋硬件、軟件以及系統(tǒng)級(jí)別的安全措施。

TCG Opal作為硬件加密規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，定義了如何在SSD中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和保護(hù)，具體包括用于SSD的加密和身份驗(yàn)證規(guī)范，允許管理員設(shè)置密碼策略，啟用或禁用硬盤鎖定等功能。該標(biāo)準(zhǔn)與IEEE 1667兼容，使得操作系統(tǒng)可以直接與驅(qū)動(dòng)器的加密功能交互，例如Windows的BitLocker To Go可以利用這一標(biāo)準(zhǔn)來加密SSD。

在TCG存儲(chǔ)協(xié)議中，定義了“Admin SP”和“Locking SP”這兩個(gè)與存儲(chǔ)設(shè)備的安全功能相關(guān)的重要概念，用于幫助確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性，并提供管理和訪問控制的標(biāo)準(zhǔn)。

1.Admin SP（Administrative Service Provider），指存儲(chǔ)設(shè)備中的一個(gè)角色，負(fù)責(zé)管理和控制存儲(chǔ)設(shè)備的安全設(shè)置和功能。其主要職責(zé)包括：

• 設(shè)備配置和管理：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)設(shè)備的配置，包括設(shè)置安全策略、加密參數(shù)、密鑰管理等。
• 權(quán)限控制：定義和管理不同用戶和管理員的訪問權(quán)限。
• 密鑰管理：生成、分發(fā)和存儲(chǔ)密鑰，確保密鑰的安全使用和管理。
• 策略實(shí)施：實(shí)施和監(jiān)督安全策略，如數(shù)據(jù)加密、訪問控制等。

TCG存儲(chǔ)協(xié)議通過對(duì)Admin SP角色和功能的詳細(xì)描述，確保設(shè)備可以通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理和配置。Admin SP可以通過控制和配置存儲(chǔ)設(shè)備來增強(qiáng)設(shè)備的安全性，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)和訪問控制。

2.Locking SP（Locking Service Provider），指在存儲(chǔ)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖定和保護(hù)的服務(wù)提供者。其主要職責(zé)包括：

• 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖定功能，確保只有授權(quán)用戶或管理員能夠訪問或修改存儲(chǔ)在設(shè)備上的數(shù)據(jù)。
• 提供防篡改功能，防止數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權(quán)的用戶修改或刪除。
• 定義和管理鎖定策略，例如當(dāng)設(shè)備進(jìn)入休眠模式或在未使用時(shí)自動(dòng)鎖定。

TCG存儲(chǔ)協(xié)議將Locking SP的功能定義為提供數(shù)據(jù)保護(hù)和安全性，未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問或篡改。通過實(shí)現(xiàn)鎖定機(jī)制，確保只有通過適當(dāng)?shù)恼J(rèn)證和授權(quán)程序的用戶可以訪問數(shù)據(jù)。

04、密鑰管理

SSD通常利用一系列內(nèi)部密鑰管理機(jī)制來保障數(shù)據(jù)的安全性，包括密鑰生成、存儲(chǔ)和保護(hù)。

• 密鑰生成：借助內(nèi)置的加密處理器或安全模塊生成和管理密鑰，確保密鑰的隨機(jī)性和安全性。同時(shí)，借助高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)生成器，產(chǎn)生強(qiáng)密碼密鑰，確保密鑰的不可預(yù)測性和強(qiáng)度。
• 密鑰存儲(chǔ)：借助硬件加密模塊（如前文所述的SED）存儲(chǔ)密鑰，防止未經(jīng)授權(quán)情況下的密鑰訪問。對(duì)于關(guān)鍵密鑰，在硬盤上將以加密形式存儲(chǔ)，例如，將AES密鑰加密存儲(chǔ)在SSD的安全區(qū)域。
• 密鑰保護(hù)：一般采用嚴(yán)格的訪問控制來限制用戶對(duì)密鑰的訪問，確保只有授權(quán)的用戶或系統(tǒng)組件能夠訪問密鑰；SSD也支持定期更新密鑰，防止長期使用同一密鑰導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)；存儲(chǔ)密鑰的硬件模塊可具備防篡改能力，應(yīng)對(duì)各種物理攻擊和硬件篡改。

除對(duì)稱加密算法外，SSD也支持非對(duì)稱加密算法，如RSA或ECC。非對(duì)稱加密算法采用密鑰對(duì)（包含公鑰和私鑰）進(jìn)行加密，公鑰可以公開分發(fā)，而私鑰則需要保護(hù)。

在SSD實(shí)際應(yīng)用中，非對(duì)稱加密算法通常用于固件的數(shù)字簽名驗(yàn)證，而數(shù)據(jù)本身則使用對(duì)稱加密算法進(jìn)行加密，因?yàn)閷?duì)稱加密在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)效率更高。

05、憶聯(lián)SSD加密技術(shù)

綜上所述，SSD加密技術(shù)通過多種手段確保數(shù)據(jù)安全，包括從硬件級(jí)別的SED到標(biāo)準(zhǔn)化的TCG Opal，提供了從靜態(tài)數(shù)據(jù)保護(hù)到動(dòng)態(tài)訪問控制的全面安全解決方案。

憶聯(lián)SSD產(chǎn)品支持硬件加密以及業(yè)界多種標(biāo)準(zhǔn)的加密算法，例如，內(nèi)置AES-128/256、SHA256、RSA2048加密算法，遵從TCG Opal 2.0標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)加密算法不僅包含對(duì)用戶數(shù)據(jù)的加密，也涵蓋了產(chǎn)品固件包的簽名發(fā)布，以保障固件發(fā)布后不會(huì)被惡意篡改，從而進(jìn)一步確保SSD產(chǎn)品安全性。

以憶聯(lián)新一代消費(fèi)級(jí)SSD AM541為例，為滿足不同場景下對(duì)數(shù)據(jù)安全性的需求，該產(chǎn)品支持TCG opal/Pyrite、國密SM2/3/4、AES-256等多種加密算法，借助這些更高級(jí)別的數(shù)據(jù)保護(hù)，有效保障用戶數(shù)據(jù)隱私，確保數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、傳輸?shù)冗^程中的安全性。

◎憶聯(lián)AM541

加密算法和技術(shù)在憶聯(lián)SSD中的應(yīng)用，主要包括如下幾個(gè)方面：

• 硬件數(shù)字簽名算法：用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性，防止數(shù)據(jù)被篡改或偽造。
• 數(shù)據(jù)加密算法：保護(hù)存儲(chǔ)在SSD上的數(shù)據(jù)的安全性，防止數(shù)據(jù)被非法訪問或竊取。
• 多分區(qū)數(shù)據(jù)保護(hù)：對(duì)分散存儲(chǔ)在不同軟件的本地和云端應(yīng)用中的私人數(shù)據(jù)提供保護(hù)，提高數(shù)據(jù)管理的便捷性和效率。

借助多重加密技術(shù)，憶聯(lián)SSD能夠?yàn)閿?shù)據(jù)搭建起堅(jiān)實(shí)的安全屏障，有效保護(hù)用戶數(shù)據(jù)免受非法訪問和竊取，同時(shí)確保數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和傳輸過程中的完整性。因此，憶聯(lián)SSD不僅提高了數(shù)據(jù)的安全性，也滿足了多種應(yīng)用場景下的數(shù)據(jù)保護(hù)需求，借助技術(shù)的持續(xù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)更高效、更安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。