La nueva técnica ofrece una seguridad más rápida para la tecnología de memoria no volátil

Los investigadores han desarrollado una técnica que aprovecha el hardware y el software para mejorar la seguridad del sistema de archivos para las tecnologías de memoria de próxima generación llamadas memorias no volátiles (NVM). La nueva técnica de cifrado también permite un rendimiento más rápido que las tecnologías de seguridad de software existentes.

«Las NVM son una tecnología emergente que permite un acceso rápido a los datos y retiene los datos incluso cuando un sistema falla o pierde energía», dice Amro Awad, autor principal de un artículo sobre el trabajo y profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en North Universidad Estatal de Carolina. «Sin embargo, las características que otorgan a las NVM estas características atractivas también dificultan el cifrado de archivos en dispositivos NVM, lo que plantea problemas de seguridad. Hemos desarrollado una forma de proteger archivos en dispositivos NVM sin sacrificar la velocidad que hace que las NVM sean atractivas».

«Nuestra técnica permite el cifrado a nivel de archivo en memorias NVM rápidas, al tiempo que reduce significativamente el tiempo de ejecución relacionado», dice Kazi Abu Zubair, primer autor del artículo y Ph.D. estudiante en NC State.

Tradicionalmente, las computadoras utilizan dos tipos de almacenamiento de datos. La memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) permite un acceso rápido a los datos almacenados, pero perderá esos datos si el sistema falla. Las tecnologías de almacenamiento a largo plazo, como los discos duros, son buenas para retener datos incluso si un sistema pierde energía, pero almacenan los datos de una manera que hace que el acceso sea más lento.

Las NVM combinan las mejores características de ambas tecnologías. Sin embargo, asegurar archivos en dispositivos NVM puede ser un desafío.

Los métodos existentes para el cifrado del sistema de archivos utilizan software, que no es particularmente rápido. Históricamente, esto no fue un problema porque las tecnologías para acceder a datos de archivos desde dispositivos de almacenamiento a largo plazo tampoco eran particularmente rápidas.

«Pero ahora que las NVM permiten un acceso más rápido a los datos de los archivos, el enfoque del software para el cifrado de archivos se ha convertido en un problema, porque ralentiza las operaciones en general», dice Abu Zubair.

«Para hacer frente a este desafío, hemos desarrollado una arquitectura novedosa que incorpora algunos elementos del proceso de cifrado y descifrado en el hardware, que es más rápido que el software. Como resultado, los procesos que permiten a los usuarios almacenar y recuperar datos de archivos de forma segura son significativamente más rápidos». .»

En las simulaciones, los investigadores descubrieron que el uso de su nueva arquitectura de cifrado para proteger los archivos en las NVM ralentizaba las operaciones en un 3,8 % cuando se ejecutaban cargas de trabajo que eran representativas de las aplicaciones del mundo real. Cuando se utilizan enfoques de software para proporcionar seguridad para las mismas cargas de trabajo, las operaciones se ralentizan en aproximadamente un 200 %.

«Si esto se implementara en procesadores comerciales, mejoraría significativamente el rendimiento para la operación segura de archivos en grandes centros de datos y sistemas en la nube», dice Abu Zubair.

«Si bien este trabajo aborda el cifrado de archivos, creemos que es importante evaluar otras funciones de seguridad, como la auditoría y la detección de ransomware en tiempo de ejecución, en el contexto de los sistemas de archivos de acceso directo», dice Awad. «Y abordar esas funciones de seguridad utilizando enfoques de software tradicionales también puede ralentizar el rendimiento del sistema. Somos optimistas de que nuestro enfoque híbrido de hardware/software también pueda mejorar el rendimiento de esas funciones; esa es un área que estamos explorando».

El documento se presentará el 5 de abril en el 28º Simposio Internacional IEEE sobre Arquitectura de Computadoras de Alto Rendimiento (HPCA-22).