CN103390139A

CN103390139A - 数据储存装置以及其数据保护方法

Info

Publication number: CN103390139A
Application number: CN2013101667732A
Authority: CN
Inventors: 袁竟成
Original assignee: Silicon Motion Inc
Current assignee: Silicon Motion Inc
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-11-13
Also published as: US20130305061A1; JP2014194734A; JP2015172959A; US9069978B2

Abstract

本发明提供一种数据储存装置以及其数据保护方法，该数据储存装置包括一快闪存储器以及一控制器。快闪存储器包括多个区块。控制器更包括一密钥产生模块、一加解密模块以及一密钥消除模块。密钥产生模块用以根据一主机的一第一写入指令，产生一第一密钥，其中第一密钥被储存至区块中的一第一区块。加解密模块用以根据第一密钥对第一文件进行加密，以产生一第一加密文件，其中第一加密文件被储存至区块中的至少一第二区块。密钥消除模块用以根据一第一删除指令，将储存于第一区块中的第一密钥删除，使得储存于第二区块中的第一加密文件无效。

Description

数据储存装置以及其数据保护方法

技术领域

本发明关于一种数据储存装置，特别关于可对数据进行加密的数据储存装置。

背景技术

快闪存储器为一种可以被电抹除并且重新写入的非易失性存储器，并且主要应用在存储卡、U盘、eMMC以及固态硬盘(Solid-State Disk)中，借以作为一般的储存与电脑装置和数码产品间的数据的转运。

快闪存储器包括众多的记忆区块(block)，并且每一记忆区块具有多个用以储存数据的储存页面(page)。快闪存储器以记忆区块为单元进行抹除，而以储存页面为单位进行写入。然而，快闪存储器中的数据并不会因为使用者将文件删除而立即被抹除，因此若有心人士欲取得机密文件，未及时抹除的数据有可能被还原造成外泄，造成使用者在数据安全上的疑虑。

发明内容

本发明所提供的数据储存装置以及数据保护方法，可直接经由删除加密的密钥，使得所储存的文件无效。

本发明提供一种数据储存装置。数据储存装置包括一快闪存储器以及一控制器。快闪存储器包括多个区块。控制器用以将一第一文件进行加密，并储存至快闪存储器。控制器更包括一密钥产生模块、一加解密模块以及一密钥消除模块。密钥产生模块用以根据一主机的一第一写入指令，产生一第一密钥，并将第一密钥储存至区块中的一第一区块。加解密模块用以根据第一密钥对第一文件进行加密，以产生一第一加密文件，并将第一加密文件储存至区块中的至少一第二区块。密钥消除模块用以根据一第一删除指令，将储存于第一区块中的第一密钥删除，使得储存于第二区块中的第一加密文件无效。

本发明另提供一种数据保护方法。数据保护方法包括根据一主机的一第一写入指令，产生一第一密钥，并将第一密钥储存至区块中的一第一区块；根据第一密钥对第一文件进行加密，以产生一第一加密文件，并将第一加密文件储存至区块中的至少一第二区块；以及根据一第一删除指令，将储存于第一区块中的第一密钥删除，使得储存于第二区块中的第一加密文件无效。

附图说明

图1为本发明所提供的一储存系统的方块图。

图2为本发明所提供的一数据储存装置的方块图。

图3为本发明所提供的一数据保护方法的流程图。

具体实施方式

以下将详细讨论本发明各种实施例的装置及使用方法。然而值得注意的是，本发明所提供的许多可行的发明概念可实施在各种特定范围中。这些特定实施例仅用于举例说明本发明的装置及使用方法，但非用于限定本发明的范围。

图1为本发明所提供的一储存系统的方块图。储存系统100包括一主机102以及一数据储存装置200，例如是一固态硬盘、SD卡或U盘等。主机102用以传送至少一文件F1-FN、至少一写入指令C11-C1N、至少一删除指令C21-C2N以及至少一读取指令R1-RN。数据储存装置200用以根据写入指令C11-C1N，对所相应的文件F1-FN进行加密以及储存。数据储存装置200更用以根据删除指令C21-C2N，抹除所相应的文件F1-FN的密钥，以及根据读取指令R1-RN将所储存的相应的文件F1-FN，传送至主机102。

图2为本发明所提供的一数据储存装置200的方块图。数据储存装置200包括一快闪存储器210以及一控制器220。快闪存储器210用以储存文件F1-FN及/或加密后的至少一加密文件F1’-FN’。值得注意的是，快闪存储器210包括多个存储器单元(未图示)，每一存储器单元中包括多个区块(未图示)，以及每一区块中包括多个页(未图示)。控制器220用以根据写入指令C11-C1N将至少一文件F1-FN进行加密，以产生相应的至少一加密文件F1’-FN’，并将加密文件 F1’-FN’储存至快闪存储器210。控制器220更用以根据删除指令C21-C2N，使得所储存的加密文件F1’-FN’无效，以及根据读取指令R1-RN，对相应的加密文件F1’-FN’进行解密，并将解密后的文件F1-FN传送至主机102。另外，控制器220更包括一密钥产生模块222、一加解密模块224以及一密钥消除模块226。

密钥产生模块222用以根据主机102所传送的写入指令C11-C1N，分别产生相应的密钥K1-KN，并将密钥K1-KN传送至加解密模块224，以及储存至快闪存储器210的区块中。值得注意的是，每一密钥K1-KN分别用以对储存于不同区块的数据进行加密以及解密，其中相应于不同密钥K1-KN的区块的数量是分别由写入指令C11-C1N所决定的，但本发明不限于此。举例而言，密钥产生模块222根据写入指令C11，产生密钥K1，其中密钥K1用以对一第一既定数量的数据进行加密，并且该第一既定数量需要3个区块。因此，密钥K1用以对快闪存储器210中的第五区块、第六区块以及第七区块中的数据进行加密以及解密。在本发明的一实施例中，写入指令C11-C1N根据一既定长度，决定至少密钥K1-KN所相应的区块的数量。在本发明的另一实施例中，写入指令C11-C1N根据所相应的文件F1-FN的长度，分别决定密钥K1-KN所相应的区块的数量。

值得注意的是，密钥产生模块222可将密钥K1-KN分别储存于不同的区块中或者同一区块中，本发明不限于此。举例而言，密钥产生模块222根据主机102所传送的写入指令C11，产生一密钥K1，并将密钥K1储存至快闪存储器210的一第一区块中。接着，密钥产生模块222根据主机102所传送的写入指令C12，产生一密钥K2，并将密钥K2储存至快闪存储器210的该第一区块中。当控制器220接收到删除指令C21时，便会将第一区块进行抹除，使得密钥K1-KN同时被抹除。在本发明的另一实施例中，密钥产生模块222根据主机102所传送的写入指令C11，产生一密钥K1，并将密钥K1储存至快闪存储器210的一第一区块中。接着，密钥产生模块222根据主机102所传送的写入指令C12，产生一密钥K2，并将密钥K2储存至快闪存储器210的一第三区块中。因此在本实施例中，使用者可以针对密钥K1或K2中的一者进行抹除第一区块或第三区块。

加解密模块224用以根据密钥K1-KN，对所相应的文件F1-FN进行加密，以产生相应的加密文件F1’-FN’，而加密文件F1’-FN’将被储存至快闪存储器210的区块中。举例而言，加解密模块224可根据K1-KN，对所相应的文件F1-FN进行高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），但本发明不限于此。在其它实施例中，加解密模块224也可对所相应的文件F1-FN进行数据加密标准（DES，Data Encryption Standard）或者三重数据加密标准法（Triple Data Encryption Standard，3DES）的加密。值得注意的是，加密文件F1’-FN’可与密钥K1-KN储存于同一区块中，或者不同区块中，本发明在此不加以限制。但在本发明较佳的实施例中，加密文件F1’-FN’与密钥K1-KN储存于不同的区块中。另外，加密文件F1’-FN’可经由页面或者区块的方式写入快闪存储器210中，本发明不加以限制。加解密模块224更用以根据储存于区块中的密钥K1-KN，分别对储存于快闪存储器210中所相应的加密文件F1’-FN’进行解密，以分别产生文件F1-FN，并将文件F1-FN传送至主机102。举例而言，当控制器220接收到一读取指令R1时，加解密模块224根据读取指令R1判断加密文件F1’所储存的地址，并根据加密文件F1’所储存的地址或者直接根据加密文件F1’撷取相应的密钥K1。举例而言，快闪存储器210可包括一对应表，用以储存加密文件F1’-FN’所储存的地址与密钥K1-KN的关系，或者加密文件F1’-FN’与密钥K1-KN的关系。接着，加解密模块224便可根据密钥K1对加密文件F1’进行解密，以产生文件F1，并将文件F1传送至主机102。

密钥消除模块226用以根据删除指令C21-C2N，将储存于区块中所相应的密钥K1-KN删除，使得相应的加密文件F1’-FN’无效。换言之，密钥消除模块226用以根据删除指令C21-C2N，将具有相应的密钥K1-KN的区块抹除，使得有心人士无法根据密钥K1-KN对加密文件F1’-FN’进行解密。因此，加密文件F1’-FN’无效。于另一实施例中，密钥消除模块226用以根据删除指令C21-C2N将具有相应的密钥K1-KN的区块进行覆写无效数据的动作，由于快闪存储器的特性，当区块被覆写时，其中相应的密钥K1-KN将会被破坏，进而有心人士无法根据密钥K1-KN对加密文件F1’-FN’进行解密。

图3为本发明所提供的一数据保护方法的流程图，适用于第2图所示的数据储存装置200。流程开始于步骤S300。

在步骤S300中，数据储存装置200判断是否接收到一写入指令。若是，流程进行至步骤S302。若否，流程进行至步骤S306。

在步骤S302中，密钥产生模块222用以根据主机102所传送的写入指令，产生相应的密钥，并将所产生的密钥传送至加解密模块224，以及储存至快闪存储器210的区块中。值得注意的是，每一密钥K1-KN分别用以对储存于不同区块的数据进行加密以及解密，其中相应于不同密钥K1-KN的区块的数量是分别由写入指令C11-C1N所决定的，但本发明不限于此。举例而言，密钥产生模块222根据写入指令C11，产生密钥K1，其中密钥K1用以对一第一既定数量的数据进行加密，并且该第一既定数量需要3个区块。因此，密钥K1用以对快闪存储器210中的第五区块、第六区块以及第七区块中的数据进行加密以及解密。在本发明的一实施例中，写入指令C11-C1N根据一既定长度，决定至少密钥K1-KN所相应的区块的数量。在本发明的另一实施例中，写入指令C11-C1N根据所相应的文件F1-FN的长度，分别决定密钥K1-KN所相应的区块的数量。另外，密钥产生模块222可将密钥K1-KN分别储存于不同的区块中或者同一区块中，本发明不限于此。举例而言，密钥产生模块222根据主机102所传送的写入指令C11，产生一密钥K1，并且控制器220会将密钥K1储存至快闪存储器210的一第一区块中。接着，密钥产生模块222根据主机102所传送的写入指令C12，产生一密钥K2，并将密钥K2储存至快闪存储器210的该第一区块中。值得注意的是，由于快闪存储器是以区块的方式进行抹除，因此在本实施例中，储存于同一区块中的密钥K1-KN，会同时被抹除。在本发明的另一实施例中，密钥产生模块222根据主机102所传送的写入指令C11，产生一密钥K1，并将密钥K1储存至快闪存储器210的一第一区块中。接着，密钥产生模块222根据主机102所传送的写入指令C12，产生一密钥K2，并将密钥K2储存至快闪存储器210的一第二区块中。值得注意的是，由于快闪存储器是以区块的方式进行抹除，因此在本实施例中，使用者可以针对密钥K1-KN中的一者进行抹除。

接着，在步骤S304中，加解密模块224用以根据所接收的密钥，对所相应的文件进行加密，以产生相应的加密文件，并且控制器220会将加密文件储存至快闪存储器210的区块中。值得注意的是，加密文件F1’-FN’可与密钥 K1-KN储存于同一区块中，或者不同区块中，本发明在此不加以限制。但在本发明较佳的实施例中，加密文件F1’-FN’与密钥K1-KN储存于不同的区块中。另外，加密文件F1’-FN’可经由页面或者区块的方式写入快闪存储器210中，本发明不加以限制。

接着，在步骤S306中，数据储存装置200判断是否接收到一删除指令。若是，流程进行至步骤S308。若否，流程进行至步骤S310。

在步骤S308中，密钥消除模块226用以根据删除指令，将储存于区块中所相应的密钥删除，使得相应的加密文件无效。换言之，密钥消除模块226用以根据删除指令C21-C2N，将具有相应的密钥K1-KN的区块抹除或者对相应的密钥K1-KN的区块进行数据覆写，使得使用者无法根据密钥K1-KN对加密文件F1’-FN’进行解密。因此，加密文件F1’-FN’无效。接着，流程回到步骤S300，数据储存装置200继续判断是否接收到一写入指令。

在步骤S310中，数据储存装置200判断是否接收到一读取指令。若是，流程进行至步骤S312。若否，流程回到步骤S300，数据储存装置200继续判断是否接收到一写入指令。

在步骤S312中，加解密模块224用以根据储存于区块中的密钥，分别对储存于快闪存储器210中所相应的加密文件进行解密，以分别产生文件，并将文件传送至主机102。举例而言，当数据储存装置200接收到一读取指令R1时，加解密模块224根据读取指令R1判断加密文件F1’所储存的地址，并根据加密文件F1’所储存的地址或者直接根据加密文件F1’撷取相应的密钥K1。举例而言，快闪存储器210可包括一对应表，用以储存加密文件F1’-FN’所储存的地址与密钥K1-KN的关系，或者加密文件F1’-FN’与密钥K1-KN的关系。接着，加解密模块224根据密钥K1对加密文件F1’进行解密，以产生文件F1，并将文件F1传送至主机102。

本发明所提供的数据储存装置200以及数据保护方法，可直接经由删除加密的密钥或破坏加密的密钥，使得所储存的文件无效。

本发明的方法，或特定型态或其部份，可以以程式码的型态存在。程式码可储存于实体媒体，如软碟、光碟片、硬盘、或是任何其他机器可读取(如电脑可读取)储存媒体，亦或不限于外在形式的电脑程序产品，其中，当程序码被机器，如电脑载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。程序码也可透过一些传送媒体，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序码被机器，如电脑接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理单元实作时，程序码结合处理单元提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

【符号说明】

100 储存系统

102 主机

200 数据储存装置

210 快闪存储器

220 控制器

222 密钥产生模块

224 加解密模块

226 密钥消除模块

R1-RN 读取指令

F1-FN 文件

F1’-FN’ 加密文件

C11-C1N 写入指令

C21-C2N 删除指令

K1-KN 密钥。

Claims

1.一种数据储存装置，包括：

一快闪存储器，包括多个区块；以及

一控制器，用以将一第一文件进行加密，并储存至上述快闪存储器，包括：

一密钥产生模块，用以根据一主机的一第一写入指令，产生一第一密钥，其中上述第一密钥被储存至上述区块中的一第一区块；

一加解密模块，用以根据上述第一密钥对上述第一文件进行加密，以产生一第一加密文件，其中上述第一加密文件储存至上述区块中的至少一第二区块；以及

一密钥消除模块，用以根据一第一删除指令，将储存于上述第一区块中的上述第一密钥删除，使得储存于上述第二区块中的上述第一加密文件无效。

2.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，上述控制器更用以将一第二文件进行加密，并储存于上述快闪存储器中，其中上述密钥产生模块更用以根据上述主机的一第二写入指令，产生一第二密钥，上述第二密钥被储存于上述第一区块或者一第三区块，上述加解密模块更用以根据上述第二密钥对上述第二文件进行加密，以产生一第二加密文件，并将上述第二加密文件储存至上述区块中的至少一第四区块，以及上述密钥消除模块更用以根据一第二删除指令，将储存于上述第一区块或者上述第三区块的上述第二密钥删除。

3.如权利要求2所述的数据储存装置，其特征在于，上述加解密模块，用以根据储存于上述第一区块的上述第一密钥以及储存于上述第一区块或者上述第三区块的上述第二密钥，分别对储存于上述快闪存储器中的上述第一加密文件以及上述第二加密文件进行解密，以分别产生上述第一文件以及上述第二文件，并将第一文件以及上述第二文件传送至上述主机。

4.如权利要求3所述的数据储存装置，其特征在于，上述第一密钥用以对储存于上述至少一第二区块的数据进行加密以及解密，并且上述第二密钥用以对上述至少一第四区块的数据进行加密以及解密，其中上述至少一第二区块以及上述至少一第四区块的数量是分别由上述第一写入指令以及上述第二写入指令所决定的。

5.如权利要求4所述的数据储存装置，其特征在于，上述第一写入指令以及上述第二写入指令根据一既定长度，决定上述至少一第二区块以及上述至少一第四区块的数量。

6.如权利要求4所述的数据储存装置，其特征在于，上述第一写入指令根据上述第一文件的长度，决定上述至少一第二区块的数量，并且上述第二写入指令根据上述第二文件的长度，决定上述至少一第四区块的数量。

7.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，上述密钥消除模块根据上述第一删除指令抹除上述第一区块，以此删除上述第一密钥。

8.一种数据保护方法，包括：

根据一主机的一第一写入指令，产生一第一密钥，并将上述第一密钥储存至一第一区块中；

根据上述第一密钥对一第一文件进行加密，以产生一第一加密文件，并将上述第一加密文件储存于至少一第二区块中；以及

根据一第一删除指令，抹除上述第一区块以此删除上述第一密钥，使得储存于上述第二区块中的上述第一加密文件无效。

9.如权利要求8所述的数据保护方法，其特征在于，更包括：

根据上述主机的一第二写入指令，产生一第二密钥，并将上述第二密钥储存于上述第一区块或者一第三区块；

根据上述第二密钥对上述第二文件进行加密，以产生一第二加密文件，并将上述第二加密文件储存至上述区块中的至少一第四区块；以及

根据一第二删除指令，将储存于上述第一区块或者上述第三区块的上述第二密钥删除。

10.如权利要求9所述的数据保护方法，其特征在于，更包括根据储存于上述第一区块的上述第一密钥以及储存于上述第一区块或者上述第三区块的上述第二密钥，分别对储存于上述快闪存储器中的上述第一加密文件以及上述第二加密文件进行解密，以分别产生上述第一文件以及上述第二文件，并将第一文件以及上述第二文件传送至上述主机。

11.如权利要求10所述的数据保护方法，其特征在于，上述第一密钥用以对储存于上述至少一第二区块的数据进行加密以及解密，并且上述第二密钥用以对上述至少一第四区块的数据进行加密以及解密，其中上述至少一第二区块以及上述至少一第四区块的数量是分别由上述第一写入指令以及上述第二写入指令所决定的。

12.如权利要求11所述的数据保护方法，其特征在于，上述第一写入指令以及上述第二写入指令根据一既定长度，决定上述至少一第二区块以及上述至少一第四区块的数量。

13.如权利要求11所述的数据保护方法，其特征在于，上述第一写入指令根据上述第一文件的长度，决定上述至少一第二区块的数量，并且上述第二写入指令根据上述第二文件的长度，决定上述至少一第四区块的数量。

14.一种数据保护方法，包括：

接收一第一写入指令及一第一文件；

根据该第一指令产生一第一密钥；

根据上述第一密钥对一第一文件进行加密，以产生一第一加密文件；

将上述第一密钥储存至一第一区块中，并且将上述第一加密文件储存于至少一第二区块中；以及

当接收到一第一删除指令时，删除上述第一密钥，并保留上述第一加密文件。

15.如权利要求14所述的数据保护方法，其特征在于，更包含：

当接收到一主机所发送的一第一读取指令时，读取上述第一密钥以及上述第一加密文件；

根据上述第一密钥以及上述第一加密文件进行解密，以得到上述第一文件；以及

传送上述第一文件至上述主机。

16.如权利要求14所述的数据保护方法，其特征在于，删除上述第一密钥可经由抹除上述第一区块的手段达成。

17.如权利要求14所述的数据保护方法，其特征在于，删除上述第一密钥可经由覆写无效数据至上述第一区块的手段达成。