一种边缘计算方法及边缘计算服务系统技术方案

本发明专利技术公开了一种边缘计算方法及边缘计算服务系统，包括以下步骤：选择随机化函数，用于对程序执行时间和数据访问模式进行随机化；随机化程序执行时间，在程序执行过程中插入随机延迟来进行随机化；随机化数据模式访问模式，改变数据存储位置、访问顺序；验证随机化结果，对随机化结果进行统计分析，比较其与预期结果的差异，来检验随机化函数的有效性和安全性。本发明专利技术采用随机化来混淆程序执行时间和数据访问模式，选取合适的随机化函数，并在程序中插入随机延迟，改变数据存储位置和访问顺序方式来进行随机化，能有效保障TEE的安全性。能有效保障TEE的安全性。能有效保障TEE的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种边缘计算方法及边缘计算服务系统


[0001]本专利技术涉及信息安全
，特别涉及一种边缘计算方法及边缘计算服务系统。

技术介绍

[0002]边缘计算是一种分布式计算模式，其目的是在离用户或设备更近的地方处理和存储数据，以提高应用程序的性能和响应速度，由于边缘设备通常分布在不安全的环境中，因此它们容易受到黑客攻击和数据泄露的风险。常用的边缘计算是基于可信计算环境(Trusted Execution Environment，TEE)的边缘计算方案，TEE是一种安全技术，通过硬件和软件的结合，为计算设备提供了一个可信的执行环境。虽然TEE是一种安全技术，可以为计算设备提供可信的执行环境，但是它目前还存在以下问题：TEE的安全性可能会受到侧信道攻击的影响，从而导致TEE的安全性受到威胁。

技术实现思路

[0003]为了解决以上问题，本专利技术提供了一种边缘计算方法，用来解决边缘计算中TEE侧信道攻击的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一方面，本专利技术公开一种边缘计算方法，包括以下步骤：选择随机化函数，用于对程序执行时间和数据访问模式进行随机化；随机化程序执行时间，在程序执行过程中插入随机延迟来进行随机化；随机化数据模式访问模式，改变数据存储位置、访问顺序；验证随机化结果，对随机化结果进行统计分析，比较其与预期结果的差异，来检验随机化函数的有效性和安全性。
[0006]进一步的：所述选择随机化函数，用于对程序执行时间和数据访问模式进行随机化包括以下步骤：
[0007]加密输入数据；将程序执行时间和数据访问模式作为输入数据，通过AES加密算法进行加密，在加密过程中，使用一个密钥来对输入数据进行加密，其中，密钥是随机生成的参数，用于控制加密算法的输出；
[0008]解密输出数据，对加密后的数据进行解密，得到一个随机化后的输出数据，在解密过程中，使用相同的密钥来对加密后的数据进行解密；
[0009]添加噪声，向输出数据添加噪声，噪声包括随机数以及随机事件。
[0010]进一步的：所述随机化程序执行时间，在程序执行过程中插入随机延迟来进行随机化包括以下步骤：
[0011]确定随机延迟范围；
[0012]插入随机延迟代码，在程序的循环体以及条件判断语句处，插入随机延迟代码，其中，随机延迟代码是一个空循环或一个空操作；
[0013]生成随机延迟时间，在每次插入随机延迟代码时，生成一个随机延迟时间；
[0014]延迟程序执行，根据生成的随机延迟时间，将程序的执行暂停；
[0015]执行随机延迟代码，当延迟时间结束后，程序开始执行随机延迟代码。
[0016]进一步的：所述随机化数据模式访问，改变数据存储位置、访问顺序包括以下步骤：
[0017]将需要访问的数据划分成若干个数据块，每个数据块的大小根据实际情况进行设置；
[0018]随机生成一个数据块访问序列，该序列由一个伪随机数生成器生成；
[0019]根据随机生成的数据块访问序列，将需要访问的数据块复制到新的随机位置；
[0020]按照随机生成的数据块访问序列访问随机位置上的数据块；
[0021]程序执行完毕后，将随机生成的数据块访问序列和随机位置存储起来，以便下一次程序执行时重复使用。
[0022]进一步的：所述验证随机化结果，对随机化结果进行统计分析，比较其与预期结果的差异，来检验随机化函数的有效性和安全性包括以下步骤：
[0023]定义程序的执行时间统计指标以及数据访问延迟统计指标；
[0024]运行多次随机化程序，记录每次运行的统计指标结果，并计算这些结果的平均值和标准差；
[0025]比较每次运行的统计指标结果与平均值和标准差之间的偏差，如果偏差较小，则随机化程序的结果是有效的；否则，重新调整随机化参数，直到达到预期的随机化效果。
[0026]另一方面，本专利技术公开一种边缘计算服务系统，包括选择随机化函数模块，用于对程序执行时间和数据访问模式进行随机化；随机化程序执行时间模块，在程序执行过程中插入随机延迟来进行随机化；随机化数据模式访问模式模块，改变数据存储位置、访问顺序；验证随机化结果模块，对随机化结果进行统计分析，比较其与预期结果的差异，来检验随机化函数的有效性和安全性
[0027]进一步的：所述选择随机化函数模块执行以下步骤：
[0028]加密输入数据；将程序执行时间和数据访问模式作为输入数据，通过AES加密算法进行加密，在加密过程中，使用一个密钥来对输入数据进行加密，其中，密钥是随机生成的参数，用于控制加密算法的输出；
[0029]解密输出数据，对加密后的数据进行解密，得到一个随机化后的输出数据，在解密过程中，使用相同的密钥来对加密后的数据进行解密；
[0030]添加噪声，向输出数据添加噪声，噪声包括随机数以及随机事件。
[0031]进一步的：所述随机化程序执行时间模块执行以下步骤：
[0032]确定随机延迟范围；
[0033]插入随机延迟代码，在程序的循环体以及条件判断语句处，插入随机延迟代码，其中，随机延迟代码是一个空循环或一个空操作；
[0034]生成随机延迟时间，在每次插入随机延迟代码时，生成一个随机延迟时间；
[0035]延迟程序执行，根据生成的随机延迟时间，将程序的执行暂停；
[0036]执行随机延迟代码，当延迟时间结束后，程序开始执行随机延迟代码。
[0037]进一步的：所述随机化数据模式访问模块执行以下步骤：
[0038]将需要访问的数据划分成若干个数据块，每个数据块的大小根据实际情况进行设
置；
[0039]随机生成一个数据块访问序列，该序列由一个伪随机数生成器生成；
[0040]根据随机生成的数据块访问序列，将需要访问的数据块复制到新的随机位置；
[0041]按照随机生成的数据块访问序列访问随机位置上的数据块；
[0042]程序执行完毕后，将随机生成的数据块访问序列和随机位置存储起来，以便下一次程序执行时重复使用。
[0043]进一步的：所述验证随机化结果模块执行以下步骤：
[0044]定义程序的执行时间统计指标以及数据访问延迟统计指标；
[0045]运行多次随机化程序，记录每次运行的统计指标结果，并计算这些结果的平均值和标准差；
[0046]比较每次运行的统计指标结果与平均值和标准差之间的偏差，如果偏差较小，则随机化程序的结果是有效的；否则，重新调整随机化参数，直到达到预期的随机化效果。
[0047]本专利技术与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
[0048]攻击者通过监视TEE侧信道内部程序的执行时间等信息，来推断出程序执行的内部状态，从而获取敏感信息。例如，攻击者可以通过计算TEE内部程序对缓存行的访问时间，来推断出缓存行的状态，从而获取TEE内部程序的敏感信息，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边缘计算方法，其特征在于，包括以下步骤：选择随机化函数，用于对程序执行时间和数据访问模式进行随机化；随机化程序执行时间，在程序执行过程中插入随机延迟来进行随机化；随机化数据模式访问模式，改变数据存储位置、访问顺序；验证随机化结果，对随机化结果进行统计分析，比较其与预期结果的差异，来检验随机化函数的有效性和安全性。2.根据权利要求1所述的一种边缘计算方法，其特征在于：所述选择随机化函数，用于对程序执行时间和数据访问模式进行随机化包括以下步骤：加密输入数据；将程序执行时间和数据访问模式作为输入数据，通过AES加密算法进行加密，在加密过程中，使用一个密钥来对输入数据进行加密，其中，密钥是随机生成的参数，用于控制加密算法的输出；解密输出数据，对加密后的数据进行解密，得到一个随机化后的输出数据，在解密过程中，使用相同的密钥来对加密后的数据进行解密；添加噪声，向输出数据添加噪声，噪声包括随机数以及随机事件。3.根据权利要求2所述的一种边缘计算方法，其特征在于：所述随机化程序执行时间，在程序执行过程中插入随机延迟来进行随机化包括以下步骤：确定随机延迟范围；插入随机延迟代码，在程序的循环体以及条件判断语句处，插入随机延迟代码，其中，随机延迟代码是一个空循环或一个空操作；生成随机延迟时间，在每次插入随机延迟代码时，生成一个随机延迟时间；延迟程序执行，根据生成的随机延迟时间，将程序的执行暂停；执行随机延迟代码，当延迟时间结束后，程序开始执行随机延迟代码。4.根据权利要求1所述的一种边缘计算方法，其特征在于：所述随机化数据模式访问，改变数据存储位置、访问顺序包括以下步骤：将需要访问的数据划分成若干个数据块，每个数据块的大小根据实际情况进行设置；随机生成一个数据块访问序列，该序列由一个伪随机数生成器生成；根据随机生成的数据块访问序列，将需要访问的数据块复制到新的随机位置；按照随机生成的数据块访问序列访问随机位置上的数据块；程序执行完毕后，将随机生成的数据块访问序列和随机位置存储起来，以便下一次程序执行时重复使用。5.根据权利要求1所述的一种边缘计算方法，其特征在于：所述验证随机化结果，对随机化结果进行统计分析，比较其与预期结果的差异，来检验随机化函数的有效性和安全性包括以下步骤：定义程序的执行时间统计指标以及数据访问延迟统计指标；运行多次随机化程序，记录每次运行的统计指标结果，并计算这些结果的平均值和标准差；比较每次运行的统计指标结果与平均值和标准差之间的偏差，如果偏差较小，则随机化程序的结...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺强，黄扬子，肖倚天，
申请(专利权)人：四川边缘算力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：