通过加密保护 SSD 数据

如何使用不同的加密方法来保护 SSD 数据

作者阿尔文·邱 | 2021 年 7 月 12 日 | 全部, 安全

数据安全是数据存储中最关键的问题之一，而数据加密是数据保护的主要方法。通过加密存储在驱动器上的数据，即使用户失去了对存储设备的物理控制，也可以确保数据保持安全。只有提供正确的凭据后，加密的数据才能解锁和解密。

AES

固态硬盘使用具有对称加密密钥的 AES 算法。

第一个是用于加密 SSD 上存储的所有数据的加密密钥。如果SSD使用AES 256位加密，则该密钥是随机生成的256位数字，并以加密格式存储在SSD的隐藏区域中。加密密钥永远不会离开 SSD，只有 SSD 本身知道。

第二个密钥是授权密钥。这是由用户设置的，它控制对 SSD 的访问。如果您在首次使用驱动器时未设置授权密钥，则 SSD 的行为将与未加密的 SSD 一样。数据仍然是加密的，但如果没有定义的授权密钥，驱动器会自动使用加密密钥解密读取请求。与加密密钥一样，授权密钥永远不会以明文形式存储。它仅以加密状态存储。

TCG OPAL 2.0、蛋白石和黄铁矿

可信计算组 (TCG) 提供可扩展的基础架构，用于管理存储设备中用户数据的加密。它包括可扩展的功能。通过 TCG，您可以管理对存储设备上存储的用户数据的访问控制，包括媒体加密、密钥管理和读/写锁定状态的控制。

“TCG 存储安全子系统类：Opal”，也称为“Opal SSC”或简称“Opal”，是包含此功能的存储设备的实施配置文件。

此示例显示了自加密驱动器 (SED)——一种集成了用户数据加密的存储设备。所有数据在写入时都会加密，然后在读取时会解密。驱动器使用存储设备内部生成的媒体加密密钥 (MEK) 来加密和解密您的数据。

Opal 提供了一种机制，管理存储设备中 Opal 功能的主机应用程序可以通过该机制设置身份验证凭证（即密码）以启用对用户数据的访问控制。 OPAL 2.0 规范适应适合 SSD 的块大小和 LBA 范围对齐，以最大限度地减少写入放大。

为此，加密 SSD 应符合 OPAL 2.0 标准以获得最佳性能。它们还需要与支持 OPAL 2.0 的软件一起使用，因为该规范不向后兼容。

应 NVMe 工作组的要求，推出了两个新规范：Opalite 和 Pyrite。这两个规格是 Opal 的子集。 Opal 和 Opalite 之间的主要区别在于 Opalite 定义单个全局锁定范围，而 Opal 定义多个可配置锁定范围。 Opalite 将支持的用户数量限制为两个。

Pyrite 与 Opalite 几乎相同，但有一个主要区别：Pyrite 没有指定静态数据加密保护的功能。这意味着 Pyrite 不支持与加密和加密擦除相关的功能。

SHA 和 RSA

SSD 的固件是控制 SSD 的代码集。开发人员对固件进行编码的方式与对软件进行编码的方式大致相同。软件编译传统上被认为是一种单向操作。然而，理论上黑客可以对二进制文件进行逆向工程以提取源代码。因此，固件开发人员需要识别固件何时被篡改，并防止恶意固件安装在存储设备上。通常，制造商会使用数字签名进行固件升级，这意味着数字签名对于保护存储设备至关重要。

RSA 密码系统创建、管理和保护数字签名。当程序在操作系统中运行时，操作系统会读取并显示该签名，用户可以验证该软件是否来自受信任的供应商。

数字签名还确保固件未被篡改且未被伪造。您可以使用数字签名来保护固件更新过程。每个驱动器接口（包括 SATA 和 NVMe）都有一个定义的命令序列，用于将新的二进制代码发送到存储驱动器。这告诉驱动器更换当前固件。为了确保此命令不会提供错误的固件，驱动器会检查目标固件的型号和类型。