CN112882964B - 一种支持多接口的大容量高安全存储系统 - Google Patents

一种支持多接口的大容量高安全存储系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种支持多接口的大容量高安全存储系统，包括FLASH控制器、总线协议处理模块、电源配置调试模块、毁密模块、快速擦除模块、加密通道控制器、FIFO缓存以及FLASH存储阵列，其中：所述FLASH控制器中集成有SDRAM、软核处理器以及固件程序存储器，FLASH控制器通过内部总线与总线协议处理模块、电源配置调试模块、SDRAM、软核处理器以及固件程序存储器通信；所述总线协议处理模块通过加密通道控制器、FIFO缓存将数据流通过FLASH控制器内部的访问通道存储至FLASH控制器；毁密模块以及快速擦除模块连接在FLASH存储阵列上。本方法将硬件加密功能集成到存储系统控制器中，实现数据在存取过程中透明的加解密，提高了存储系统的安全度。

Description

一种支持多接口的大容量高安全存储系统
技术领域
本发明涉及嵌入式计算机系统设计技术领域，具体涉及一种支持多接口的大容量高安全存储系统。
背景技术
大容量存储系统在机载嵌入式系统中越来越广泛，存储容量大大增加、接口形式多样、存储秘密数据，具有资源高度共享、数据高度融合和软件高度密集等特点，这要求其具有一般商用电子盘的功能的同时，还需要具有多种接口、数据加密、高安全存储的功能。
现有存储系统无法对数据按照密级进行分区管理，也无法实现在必要时对数据按照密级进行管理、销毁。
发明内容
本发明的目的是提供一种支持多接口的大容量高安全存储系统，用于克服现有存储系统无法按照密级进行分区管理的问题。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种支持多接口的大容量高安全存储系统，包括FLASH控制器、总线协议处理模块、电源配置调试模块、毁密模块、快速擦除模块、加密通道控制器、FIFO缓存以及FLASH存储阵列，其中：
所述FLASH控制器中集成有SDRAM、软核处理器以及固件程序存储器，FLASH控制器通过内部总线与总线协议处理模块、电源配置调试模块、SDRAM、软核处理器以及固件程序存储器通信；所述总线协议处理模块通过加密通道控制器、FIFO缓存将数据流通过FLASH控制器内部的访问通道存储至FLASH控制器；毁密模块以及快速擦除模块连接在FLASH存储阵列上。
进一步地，所述总线协议处理模块内部设置多种总线协议处理单元，其中总线协议包括USB协议、IDE协议、SATA协议、PMC协议、XMC协议；每一种总线协议处理单元分别通过对应的总线协议接口与外部设备交互；每一种总线协议处理单元用于根据对应的总线协议，对外部设备发送来的待存储的数据流进行解析，解析后的数据流一方面发送给内部总线，另一方面发送给所述加密通道控制器。
进一步地，所述加密通道控制器内置加密算法，用于对总线协议处理模块发送来的数据流进行加密处理后，存储到FIFO缓存中。
进一步地，所述电源配置调试模块用于实现存储系统电源供电配置功能、信息配置功能以及调试测试功能；其中，电源供电配置功能用于向系统中各部分配置电源；调试测试功能用于在开发过程中对系统中各部分电源进行调试配置；所述信息配置功能用于通过内部总线配置固件程序存储器中的数据流控制策略。
进一步地，所述FLASH控制器内部设置32个访问通道，每个通道最大可以支持512GB存储容量管理；每个访问通道对应于所述FLASH存储阵列中不同的存储区域。
进一步地，所述软核处理器用于对内部总线上的数据流进行数据类型以及数据密级分析，并根据固件程序存储器中存储的数据流控制策略，分配数据流对应的访问通道以及存储区域；所述SDRAM中存储软核处理器的运行代码；
进一步地，所述FLASH存储阵列按照FLASH控制器通道形成32个存储区域，每个存储区域存储容量为16GB-512GB；所述存储区域按照三级秘密数据进行划分，分别用于存储对应密级的数据；其中，一级秘密数据存储区域，采取毁钥方式实施物理烧毁；二级秘密数据存储区域，采取硬件电路快速擦除方式；三级秘密数据存储区域，采取块擦除方式。
进一步地，所述毁密模块实现存储系统中一级秘密数据存储区域中数据的毁密；毁密模块与外部毁钥电源系统连接；
所述快速擦除模块为物理开关，打开后擦除二级秘密数据存储区域中的存储数据。
进一步地，所述安全存储系统的工作过程如下：
系统上电后，通过电源配置调试模块进行系统电源供电配置；
总线协议处理模块通过总线协议接口从外部总线上获取待存储的数据流，通过其内部对应的总线协议处理单元进行协议解析后，一方面利用加密通道控制器进行加密处理，加密处理后的数据流进入FIFO缓存；另一方面将数据流发送到内部总线上，通过FLASH处理器中的软核处理器进行数据类型和数据密级分析，并根据固件程序存储器中存储的数据流控制策略，分配数据流对应的访问通道以及存储区域；
FLASH控制器中的访问通道与所述数据类型之间存在一对一或多对一的关系；根据所述数据类型和数据密级的分析结果，得到数据流属于哪一种类型以及哪一个密级；数据流通过对应的访问通道存储至FLASH存储阵列中对应密级的存储区域中。
进一步地，当系统的内部总线上接收到数据擦除指令时，对三级秘密存储区域中的数据按照扇区进行擦除；当需要擦除二级秘密存储区域中数据时，按下快速擦除模块的开关，则通过逐位填零擦除的方式进行数据销密；当接收到外部系统发送的毁钥电流后，毁秘电路将毁钥电流进行升压处理，烧毁一级秘密数据存储区域中数据。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
本发明提出了一种支持多接口的大容量高安全存储系统，可解决机载嵌入式系统大容量、高安全、高速率、高可靠、高维护的使用要求，实现最大容量可支持16TB的存储系统，对存储数据信息访问进行加解密控制，可以快速销毁数据信息，32通道快速访问，具备USB、IDE、SATA、PMC、XMC多种接口。该发明方法将硬件加密功能集成到存储系统控制器中，实现数据在存取过程中透明的加解密，提高了存储系统的安全度。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明公开了一种支持多接口的大容量高安全存储系统，包括FLASH控制器、总线协议处理模块、电源配置调试模块、毁密模块、快速擦除模块、加密通道控制器、FIFO缓存以及FLASH存储阵列，其中：
所述FLASH控制器中集成有SDRAM、软核处理器以及固件程序存储器，FLASH控制器通过内部总线与总线协议处理模块、电源配置调试模块、SDRAM、软核处理器以及固件程序存储器通信；所述总线协议处理模块通过加密通道控制器、FIFO缓存将数据流通过FLASH控制器内部的访问通道存储至FLASH控制器；毁密模块以及快速擦除模块连接在FLASH存储阵列上。
所述总线协议处理模块内部设置多种总线协议处理单元，其中总线协议包括USB协议、IDE协议、SATA协议、PMC协议、XMC协议；每一种总线协议处理单元分别通过对应的总线协议接口与外部设备交互；每一种总线协议处理单元用于根据对应的总线协议，对外部设备发送来的待存储的数据流进行解析，解析后的数据流一方面发送给内部总线，另一方面发送给所述加密通道控制器。
所述加密通道控制器内置加密算法，用于对总线协议处理模块发送来的数据流进行加密处理后，存储到FIFO缓存中；
所述电源配置调试模块用于实现存储系统电源供电配置功能、信息配置功能以及调试测试功能；其中，电源供电配置功能用于向系统中各部分配置电源；调试测试功能用于在开发过程中对系统中各部分电源进行调试配置；所述信息配置功能用于通过内部总线配置固件程序存储器中的数据流控制策略。
所述FLASH控制器内部设置32个访问通道，每个通道最大可以支持512GB存储容量管理；每个访问通道对应于所述FLASH存储阵列中不同的存储区域；
所述软核处理器用于对内部总线上的数据流进行数据类型以及数据密级分析，并根据固件程序存储器中存储的数据流控制策略，分配数据流对应的访问通道以及存储区域；所述SDRAM中存储软核处理器的运行代码；
所述FLASH存储阵列按照FLASH控制器通道形成32个存储区域，存储区域与所述访问通道存在一对一或多对一关系；每个存储区域存储容量为16GB-512GB；所述存储区域按照三级秘密数据进行划分，分别用于存储对应密级的数据；其中，一级秘密数据存储区域，采取毁钥方式实施物理烧毁；二级秘密数据存储区域，采取硬件电路快速擦除方式；三级秘密数据存储区域，采取块擦除方式。划分后的存储区域与访问通道的对应关系可根据实际需求自定义设计。
所述毁密模块实现存储系统中一级秘密数据存储区域中数据的毁密；毁密模块与外部毁钥电源系统连接；
所述快速擦除模块为物理开关，打开后擦除二级秘密数据存储区域中的存储数据。
参见图1，本发明的工作过程如下：
系统上电后，通过电源配置调试模块进行系统电源供电配置；
总线协议处理模块通过总线协议接口从外部总线上获取待存储的数据流，通过其内部对应的总线协议处理单元进行协议解析后，一方面利用加密通道控制器进行加密处理，加密处理后的数据流进入FIFO缓存；另一方面将数据流发送到内部总线上，通过FLASH处理器中的软核处理器进行数据类型和数据密级分析，并根据固件程序存储器中存储的数据流控制策略，分配数据流对应的访问通道以及存储区域。
FLASH控制器中的访问通道与所述数据类型之间存在一对一或多对一的关系，即一个访问通道对应于一种数据类型，或多个访问通道对应于一种数据类型；根据所述数据类型和数据密级的分析结果，得到数据流属于哪一种类型以及哪一个密级；数据流通过对应的访问通道存储至FLASH存储阵列中对应密级的存储区域中。
当系统的内部总线上接收到数据擦除指令时，对三级秘密存储区域中的数据按照扇区进行擦除；这种擦除方式效率高，但可恢复，适用于一般秘密数据。
当需要擦除二级秘密存储区域中数据时，按下快速擦除模块的开关，则通过逐位填零擦除的方式进行数据销密；这种擦除方式效率低，不易恢复。
当接收到外部系统发送的毁钥电流后，毁秘电路将毁钥电流进行升压处理，烧毁一级秘密数据存储区域中数据。
以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种支持多接口的大容量高安全存储系统，其特征在于，包括FLASH控制器、总线协议处理模块、电源配置调试模块、毁密模块、快速擦除模块、加密通道控制器、FIFO缓存以及FLASH存储阵列，其中：
所述FLASH控制器中集成有SDRAM、软核处理器以及固件程序存储器，FLASH控制器通过内部总线与总线协议处理模块、电源配置调试模块、SDRAM、软核处理器以及固件程序存储器通信；所述总线协议处理模块通过加密通道控制器、FIFO缓存将数据流通过FLASH控制器内部的访问通道存储至FLASH控制器；毁密模块以及快速擦除模块连接在FLASH存储阵列上；
所述加密通道控制器内置加密算法，用于对总线协议处理模块发送来的数据流进行加密处理后，存储到FIFO缓存中；
所述软核处理器用于对内部总线上的数据流进行数据类型以及数据密级分析，并根据固件程序存储器中存储的数据流控制策略，分配数据流对应的访问通道以及存储区域；所述SDRAM中存储软核处理器的运行代码；
所述安全存储系统的工作过程如下：
系统上电后，通过电源配置调试模块进行系统电源供电配置；
总线协议处理模块通过总线协议接口从外部总线上获取待存储的数据流，通过其内部对应的总线协议处理单元进行协议解析后，一方面利用加密通道控制器进行加密处理，加密处理后的数据流进入FIFO缓存；另一方面将数据流发送到内部总线上，通过FLASH处理器中的软核处理器进行数据类型和数据密级分析，并根据固件程序存储器中存储的数据流控制策略，分配数据流对应的访问通道以及存储区域；
FLASH控制器中的访问通道与所述数据类型之间存在一对一或多对一的关系；根据所述数据类型和数据密级的分析结果，得到数据流属于哪一种类型以及哪一个密级；数据流通过对应的访问通道存储至FLASH存储阵列中对应密级的存储区域中。
2.根据权利要求1所述的支持多接口的大容量高安全存储系统，其特征在于，所述总线协议处理模块内部设置多种总线协议处理单元，其中总线协议包括USB协议、IDE协议、SATA协议、PMC协议、XMC协议；每一种总线协议处理单元分别通过对应的总线协议接口与外部设备交互；每一种总线协议处理单元用于根据对应的总线协议，对外部设备发送来的待存储的数据流进行解析，解析后的数据流一方面发送给内部总线，另一方面发送给所述加密通道控制器。
3.根据权利要求1所述的支持多接口的大容量高安全存储系统，其特征在于，所述电源配置调试模块用于实现存储系统电源供电配置功能、信息配置功能以及调试测试功能；其中，电源供电配置功能用于向系统中各部分配置电源；调试测试功能用于在开发过程中对系统中各部分电源进行调试配置；所述信息配置功能用于通过内部总线配置固件程序存储器中的数据流控制策略。
4.根据权利要求1所述的支持多接口的大容量高安全存储系统，其特征在于，所述FLASH控制器内部设置32个访问通道，每个通道最大可以支持512GB存储容量管理；每个访问通道对应于所述FLASH存储阵列中不同的存储区域。
5.根据权利要求1所述的支持多接口的大容量高安全存储系统，其特征在于，所述FLASH存储阵列按照FLASH控制器通道形成32个存储区域，每个存储区域存储容量为16GB-512GB；所述存储区域按照三级秘密数据进行划分，分别用于存储对应密级的数据；其中，一级秘密数据存储区域，采取毁钥方式实施物理烧毁；二级秘密数据存储区域，采取硬件电路快速擦除方式；三级秘密数据存储区域，采取块擦除方式。
6.根据权利要求1所述的支持多接口的大容量高安全存储系统，其特征在于，所述毁密模块实现存储系统中一级秘密数据存储区域中数据的毁密；毁密模块与外部毁钥电源系统连接；
所述快速擦除模块为物理开关，打开后擦除二级秘密数据存储区域中的存储数据。
7.根据权利要求1所述的支持多接口的大容量高安全存储系统，其特征在于，当系统的内部总线上接收到数据擦除指令时，对三级秘密存储区域中的数据按照扇区进行擦除；当需要擦除二级秘密存储区域中数据时，按下快速擦除模块的开关，则通过逐位填零擦除的方式进行数据销密；当接收到外部系统发送的毁钥电流后，毁秘电路将毁钥电流进行升压处理，烧毁一级秘密数据存储区域中数据。
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