CN101777100A - 一种具有快速自毁功能的电子硬盘及其数据擦除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉一种具有快速自毁功能的电子硬盘及其数据擦除方法，包括闪存控制器和闪存芯片阵列，自毁模块，该自毁模块包括自毁命令监测模块，数据通道交叉开关模块以及闪存控制单元；自毁命令监测模块和闪存控制器相连；闪存控制单元的输入与自毁命令检查模块相连，其输出与数据通道交叉开关模块相连；数据通道交叉开关模块的输入和闪存控制器的地址译码单元、总线扩展单元相连，其输出与闪存芯片阵列相连。本发明具有模块化的数据擦除功能可以灵活使用、数据擦除过程不需要主机参与、擦除速度快，擦除可靠、数据擦除后对存储介质的无破坏性，增加了数据的保密程度的优点。

Description

一种具有快速自毁功能的电子硬盘及其数据擦除方法

技术领域

本发明涉及一种具有快速自毁功能的电子硬盘及其数据擦除方法。

背景技术

电子硬盘是用固态电子存储芯片阵列构成的硬盘，目前最常见的电子硬盘以闪存为存储介质。闪存作为一种新的非易失性存储介质，具有存储密度大、携带方便、功耗低、掉电数据保持时间长及抗震性好等诸多优点。以闪存芯片为存储介质的电子硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性能极佳，同时工作温度很宽。同时电子硬盘的接口规范和定义以及使用方法与普通硬盘完全相同，可以很方便的替换传统的机械式硬盘，因此电子硬盘已经在消费类电子领域非常普及，并广泛应用于工业控制，航空航天，军事，导航设备等领域。

在高速发展的信息社会，信息安全已成为备受关注的问题，数据不仅需要被正确稳定的存储，还需要被有效的保护，以防止重要信息的泄漏。普通的硬盘，数据透明的通过接口被写入或者读出，毫无安全性可言。文件加密则需要文件系统的参与，并且只是对文件的入口进行限制，如果使用密钥管理则增加了数据管理的复杂性。数据加密对数据流加密，使用加密算法对数据进行转换。随着加密的级别和复杂度的提高，对数据的保护就越强，但是依然不能排除数据被解密的可能，并且研究更加可靠的加解密算法将会耗费巨大的资源。

针对对重要数据超强保护的要求，以及传统数据加解密对数据保护的局限性，出现了一种更加彻底的数据保护措施——数据销毁，即将被保护的数据破坏掉，以防止数据的泄漏。可以对硬盘进行格式化，使全部数据被擦除，但是需要人为的控制和主机的参与，实现不够灵活。数据销毁还可以通过将存储数据的存储介质进行物理毁坏而实现，例如强制烧毁、电击穿。采用物理自毁虽然毁坏了整个芯片，但是它只是毁坏了内部晶片与外部的连线，晶片上的数据没有改变，还有被获取的可能，并且物理自毁代价较大。

发明内容

本发明的目的是解决现有数据保护方法中加密方法繁琐，物理毁坏成本较高依然有数据泄漏可能的问题，采取折中的思路，提供了一种可以集成在电子盘内部，能够灵活、快速并且更可靠的数据保护方法——数据擦除。

本发明的技术解决方案为：一种具有快速自毁功能的电子硬盘，包括闪存控制器和闪存芯片阵列，其特殊之处在于，该电子硬盘还包括自毁模块，该自毁模块包括自毁命令监测模块，用于检测自毁信号，同时产生数据通道交叉开关的控制信号；数据通道交叉开关模块，用于切换数据通道的；闪存控制单元，用于擦除电子硬盘的数据；

所述自毁命令监测模块和闪存控制器相连；

所述闪存控制单元的输入与自毁命令检查模块相连，其输出与数据通道交叉开关模块相连；

所述数据通道交叉开关模块的输入和闪存控制器的地址译码单元、总线扩展单元相连，其输出与闪存芯片阵列相连。

一种数据擦除方法，其特殊之处在于，该方法包括以下步骤：

1)自毁命令监测模块监测自毁信号，当自毁信号时，自毁命令监测模块产生自毁启动信号，同时产生数据通道交叉开关的选择信号；

2)数据通道交叉开关模块收到数据通道交叉开关的选择信号后，数据通道交叉开关模块切断闪存控制器与闪存芯片阵列的总线通道，使执行擦除操作的闪存控制单元与闪存芯片阵列相连；

3)闪存控制单元接收到自毁启动信号后，闪存控制单元同时向各个通道发送数据擦除命令，完成电子硬盘数据的擦除。

所述步骤3)中的闪存控制单元同时向各个通道发送数据擦除命令，若干个芯片可以并接在同一个通道上，若干个芯片通道可以并接在控制总线和数据总线上，增加芯片通道数就可以以使数据的擦除速度提高到单通道的数据的擦除速度的N倍，所述N为扩充后的并行通道的数量。

所述步骤3)中的闪存控制单元同时向各个通道发送数据擦除命令的过程中，在单通道内，控制单元首先向该单通道内的第一闪存芯片发出擦除命令，当该第一闪存芯片进入自行擦除阶段时，控制单元放弃对该第一闪存芯片的控制转而执行对该单通道内的第二闪存芯片的擦除操作，当该第二闪存芯片进入自行擦除阶段时，控制单元放弃对该第二闪存芯片的控制转而执行对该单通道内的第三闪存芯片的擦除操作……依次类推，在该单通道内的所有芯片间实现流水擦出操作，完成对该单通道内的数据的擦除操作。

所述步骤3)中，对单通道中的单个芯片可以执行芯片自身所支持的交叉并行擦除命令，实现芯片内部不同存储块的并行操作，对单个芯片循环执行擦除命令，直到完成对该单个芯片的数据的擦除。

所述自毁信号是主机发出的自毁命令或外部输入的自毁信号。

所述自毁命令经闪存控制器翻译后产生自毁启动信号，并传送给自毁命令监测模块。

本发明具有如下优点：

1、模块化的数据擦除功能可以灵活使用。整个数据擦除功能作为单独的模块并接在电子盘的闪存控制器和闪存芯片阵列的中间，正常情况下作为透明的通道不影响数据传输，只有当需要数据擦除时由自毁控制模块向闪存发送擦除命令。因此可以灵活的将数据自毁模块加在需要的场合而不影响正常的操作。

2、数据擦除过程不需要主机参与。主机只要发出特别的擦除命令或仅由擦除信号决定擦除与否，剩下的所有擦除过程都依靠自毁实现模块完成。。

3、擦除速度快，擦除可靠。自毁模块对闪存芯片阵列进行擦除控制，使用闪存擦除命令可以可靠的擦除数据，使用四通道并行，单通道流水，单芯片交叉并行方式可以大大加快擦除的速度。

4、数据擦除后对存储介质的无破坏性。数据擦除的电子盘自毁只是将电子盘的数据进行覆盖，而对存储介质不造成任何影响，从而保证此次电子盘自毁后可以对电子盘进行再使用。

5、增加了数据的保密程度。相比较数据加密，数据擦除的自毁方式使数据更加安全。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为闪存擦除操作的并行流水策略示意图。

具体实施方式

参见图1，以自毁模块为核心，详细描述整个系统工作的流程。

图中有三大主要模块，自毁命令监测模块，闪存控制单元(自毁实现模块)，以及数据通道交叉开关模块。

若主机负责启动电子盘自毁，则主机发送自毁命令，经过闪存控制器翻译产生自毁启动信号，或由外部电路产生一定电平一定宽度的自毁信号，自毁命令监测模块监测到自毁信号后产生自毁启动信号。同时产生数据通道交叉开关模块的选择信号。

当自毁模块检测到自毁启动信号有效时，闪存控制单元(自毁实现模块)则按照四通道并行、单通道流水的策略向各个芯片发送擦除命令：实现自毁的闪存控制单元连接四个通道的闪存芯片组，同时向四个通道发送命令，数据总线和控制总线上并连的通道组和各通道上并联的芯片组成芯片阵列，可以根据需要改变芯片阵列的大小，有几个通道就可以将数据擦除的速度提高到相比较单通道擦除时的几倍。

在单通道内，控制单元首先向第一个闪存芯片发出擦除命令，当芯片进入自行擦除阶段则控制单元放弃对第一个闪存芯片的控制转而执行第二个闪存芯片的擦除操作，同样第二个闪存芯片进入擦除阶段时，控制单元转而控制第三个闪存……依次类推，在四个芯片间实现流水，当闪存芯片的个数达到使控制单元对所有闪存芯片发送擦除命令的时间等于单个闪存自身擦除操作时间时，可以实现最高效的流水。

对单通道中的单个芯片则使用芯片自身支持的交叉并行擦除命令实现芯片内的并行操作。对每个芯片内的不同块循环执行擦除命令，直到整片闪存被擦除。

在擦除闪存的过程中，由交叉通道开关切断闪存控制器与闪存芯片阵列的总线通道，使执行擦除操作的闪存控制单元与闪存芯片阵列相连。自毁检测模块产生的通道选择信号实现通道的无差别切换。

Claims (7)

1.一种具有快速自毁功能的电子硬盘，包括闪存控制器和闪存芯片阵列，其特征在于：该电子硬盘还包括自毁模块，该自毁模块包括自毁命令监测模块，用于检测自毁信号，同时产生数据通道交叉开关的控制信号；包括数据通道交叉开关模块，用于切换数据通道；以及闪存控制单元，用于擦除电子硬盘的数据；

所述自毁命令监测模块和闪存控制器相连；

所述闪存控制单元的输入与自毁命令检查模块相连，其输出与数据通道交叉开关模块相连；

所述数据通道交叉开关模块的输入和闪存控制器的地址译码单元、总线扩展单元相连，其输出与闪存芯片阵列相连。

2.一种数据擦除方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)自毁命令监测模块监测自毁信号，当有自毁信号时，自毁命令监测模块产生自毁启动信号，同时产生数据通道交叉开关的选择信号；

2)数据通道交叉开关模块收到数据通道交叉开关的选择信号后，数据通道交叉开关模块切断闪存控制器与闪存芯片阵列的总线通道，使执行擦除操作的闪存控制单元与闪存芯片阵列相连；

3)闪存控制单元接收到自毁启动信号后，闪存控制单元同时向各个通道发送数据擦除命令，完成电子硬盘数据的擦除。

3.根据权利要求2所述的数据擦除方法，其特征在于：所述步骤3)中的闪存控制单元同时向各个通道发送数据擦除命令，若干个芯片可以并接在同一个通道上，若干个芯片通道可以并接在控制总线和数据总线上，增加芯片通道数就可以以使数据的擦除速度提高到单通道的数据的擦除速度的N倍，所述N为扩充后的并行通道的数量。

4.根据权利要求2所述的数据擦除方法，其特征在于：所述步骤3)中的闪存控制单元同时向各个通道发送数据擦除命令的过程中，在单通道内，控制单元首先向该单通道内的第一闪存芯片发出擦除命令，当该第一闪存芯片进入内部擦除阶段时，控制单元放弃对该第一闪存芯片的控制转而执行对该单通道内的第二闪存芯片的擦除操作，当该第二闪存芯片进入自行擦除阶段时，控制单元放弃对该第二闪存芯片的控制转而执行对该单通道内的第三闪存芯片的擦除操作……依次类推，在该单通道内的所有芯片间实现流水擦出操作，完成对该单通道内的数据的擦除操作。

5.根据权利要求2所述的数据擦除方法，其特征在于：所述步骤3)中，对单通道中的单个芯片可以执行芯片自身所支持的交叉并行擦除命令，实现芯片内部不同存储块的并行操作，对单个芯片循环执行擦除命令，直到完成对该单个芯片的数据的擦除。

6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的数据擦除方法，其特征在于：所述自毁信号是主机发出的自毁命令或外部输入的自毁信号。

7.根据权利要求6所述的数据擦除方法，其特征在于：所述自毁命令经闪存控制器翻译后产生自毁启动信号，并传送给自毁命令监测模块。

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