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Die Erfindung betrifft einen mobilen Datenträger, der zum Anschluss an eine Schnittstelle eines Hosts eingerichtet ist, gemäß dem Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Steuerprogramm einer Steuereinheit eines solchen Datenträgers gemäß Anspruch 13.
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Im Zuge des zunehmenden Ersetzens von Papierdokumenten durch elektronische Dokumente verlangen unter anderem der Gesetzgeber, Zertifizierungsstellen und andere Stellen, dass Nachweise und Daten in elektronischer Form statt auf Papier erbracht werden. Eine wichtige Anforderung an eine elektronische Datenspeicherung ist daher die Dokumentenechtheit der Daten. Es ist bekannt, z.B. einmal beschreibbare Datenträger, sogenannte Worm-Datenträger, zu verwenden, z.B. in Form von CD-ROM oder DVD. Aus der
DE 10 2010 006 139 A1 ist ein System und Verfahren zur Finalisierung eines Halbleiterspeichers bekannt. Nach der Finalisierung können zusätzliche Daten nicht mehr verändert oder gelöscht werden.
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Die bekannten Vorschläge erfüllen die Anforderungen an eine Dokumentenechtheit gespeicherter elektronischer Daten nur in begrenztem Umfang. Zudem sind die Handhabbarkeit und die technisch mögliche Archivierungsdauer, insbesondere bei CD-ROMs und DVDs, nicht optimal.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen mobilen Datenträger, der zum Anschluss an eine Schnittstelle eines Hosts eingerichtet ist, anzugeben, der in der Anwendung einfach und praktisch handhabbar ist und ein verbessertes Maß an Dokumentenechtheit der darauf gespeicherten Daten bietet. Ferner soll ein geeignetes Steuerprogramm für einen solchen mobilen Datenträger angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch einen mobilen Datenträger, der zum Anschluss an eine Schnittstelle eines Hosts eingerichtet ist, wobei von dem Host über die Schnittstelle auf dem mobilen Datenträger Daten schreibbar und von dem mobilen Datenträger lesbar sind, wobei der mobile Datenträger wenigstens einen Speicher, eine mit einem Steuerprogramm programmierte Steuereinheit und einen Schnittstellenanschluss für die Schnittstelle des Hosts aufweist, wobei die Steuereinheit zur Kommunikation mit dem Host über den Schnittstellenanschluss und zur Verwaltung des Speichers derart eingerichtet ist, dass einmal von dem Host empfangene, in den Speicher geschriebene Daten nicht mehr veränderbar sind. Die Erfindung hat den Vorteil, dass der mobile Datenträger selbst und völlig autark, d.h. unabhängig von dem Host, die Integrität der von dem Host in den Speicher des mobilen Datenträgers geschriebenen Daten sicherstellt. Hierbei sorgt die Steuereinheit des mobilen Datenträgers, gesteuert durch das integrierte Steuerprogramm, dafür, dass einmal von dem Host empfangene, in den Speicher geschriebene Daten nicht mehr veränderbar sind. Dies umfasst jegliche Möglichkeit der Veränderung, d.h. auch die Löschung von Daten wird durch die Steuereinheit verhindert. Insbesondere wird eine Veränderung dieser vom Host empfangenen, in den Speicher geschriebenen Daten über den Schnittstellenanschluss verhindert, so dass von außen, z.B. vom Host, keine Veränderung der einmal auf dem Datenträger gespeicherten Daten möglich ist. Im Gegensatz zu bekannten Vorschlägen, wie z.B. bei
DE 10 2010 006 139 A1 , besteht für den Host somit keine Möglichkeit der Einflussnahme auf einmal in den Speicher des mobilen Datenträgers geschriebene Daten des Host. Insbesondere ist kein Finalisierungsbefehl von dem Host erforderlich, um einen Datenschutz gegen Veränderungen von gespeicherten Daten zu realisieren. Damit wird bei der vorliegenden Erfindung auch das Risiko ausgeschlossen, dass durch einen fehlenden oder zum falschen Zeitpunkt gesandten Finalisierungsbefehl nicht mehr die richtigen Daten in dem Speicher des mobilen Datenträgers gespeichert sind.
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Die anderen mit Daten vom Host beschriebenen Bereiche des Speichers bzw. die Speicherplätze sind in Folge der Verwaltung durch die Steuereinheit endgültig gegenüber Veränderungen gesperrt. Im Unterschied zu Vorschlägen aus dem Stand der Technik können aber andere Speicherstellen, in denen noch keine Daten vom Host gespeichert sind, noch weiter für Speicherzwecke für vom Host empfangene Daten genutzt werden.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber vorbekannten Lösungen, bei denen mit einer globalen Finalisierung für das gesamte Speichermedium oder einem mechanischen Schreibschutz gearbeitet wird, besteht darin, dass die interne Verwaltung des Speichers durch die Steuereinheit individueller und flexibler erfolgen kann und insbesondere ein Datenmanagement einzelner Daten möglich ist und nicht pauschal das gesamte Speichermedium für Schreibzugriffe gesperrt werden muss. Vielmehr kann bei der vorliegenden Erfindung der Schutz gegen Datenveränderungen auf einzelne, von dem Host empfangene und in den Speicher geschriebene Daten bezogen werden, was eine größere Flexibilität in der Nutzung des mobilen Datenträgers ermöglicht. Während bei Lösungen, bei denen mit einer globalen Finalisierung oder einen mechanischen Schreibschutz gearbeitet wird, immer global zwei Phasen vorhanden sind, in denen entweder das Schreiben und damit auch das Überschreiben von gespeicherten Daten erlaubt ist oder generell überhaupt das Schreiben von Daten unterbunden ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine erheblich größere Flexibilität in der Nutzung des mobilen Datenträgers und der Ausnutzung von dessen Speicherkapazität.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens die von dem Host empfangenen, in den Speicher geschriebenen Daten jederzeit in vollem Umfang über den Schnittstellenanschluss lesbar, z.B. von dem Host oder einem anderen Computer.
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Die Erfindung ermöglicht es auch, dass neue Daten an vorhandene Daten in dem Speicher angehängt werden können, z.B. um fortlaufende Ereignisse zu dokumentieren. Dies ist bei Vorschlägen aus dem Stand der Technik ebenfalls nicht möglich.
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Gegenüber Datenträgern wie CD-ROM oder DVD-ROM hat der erfindungsgemäße mobile Datenträger den Vorteil, in Folge der programmierten Steuereinheit einen größeren Funktionsumfang und damit eine größere Flexibilität in der Anwendung zu bieten. Der mobile Datenträger kann über das Steuerprogramm eine eigene „Intelligenz“ aufweisen und damit flexibel und angepasst auf verschiedene Arten von Anfragen über den Schnittstellenanschluss reagieren. Insbesondere können in dem Steuerprogramm verschiedene Schnittstellenmodule für unterschiedliche Betriebssysteme des Hosts oder unterschiedliche Schnittstellenarten vorgesehen sein.
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Der mobile Datenträger ist dabei portabel, d.h. tragbar. Der mobile Datenträger kann wie ein übliches wechselbares Speichermedium verwendet werden. Die von dem Host empfangenen und in dem Speicher des mobilen Datenträgers geschriebenen Daten können beliebig oft wieder gelesen werden. Vorteilhafte Einsatzmöglichkeiten der Erfindung liegen z.B. im Bereich des Protokollierens von Ereignissen über einen längeren Zeitraum, Führen von Fahrtenbüchern oder Kassenberichten.
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Der mobile Datenträger kann in verschiedenen Arten und Formen praktisch realisiert werden, z.B. in besonders kompakter Form als Speicherstick ähnlich den bekannten USB-Speichersticks. Der Speicher des mobilen Datenträgers kann ein Halbleiterspeicher sein, z.B. ein Flash-Speicher, oder jede andere Art von zuverlässigem Speicher, wie z.B. ein Festplatten-Speicher.
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Der Schnittstellenanschluss des mobilen Datenträgers kann je nach Anwendungszweck in geeigneter Weise gewählt werden. Es ist vorteilhaft, den Schnittstellenanschluss z.B. als USB-Anschluss, Firewire-Anschluss oder als Drahtlos-Schnittstellenanschluss zu realisieren, z.B. als Bluetooth- oder WLAN-Drahtlosanschluss.
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Der Schnittstellenanschluss ist jeweils kompatibel zu der Schnittstelle des Hosts auszubilden, an dem der mobile Datenträger zur Datenspeicherung betrieben werden soll. Der mobile Datenträger kann auch mehrere Schnittstellenanschlüsse für verschiedene Schnittstellen-Normen aufweisen.
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Die mit dem Steuerprogramm programmierte Steuereinheit des mobilen Datenträgers kann z.B. als Mikrocontroller oder Mikroprozessor, mit internem Programmspeicher oder externem Programmspeicher, realisiert sein, oder als FPGA.
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Als Host sei dabei jede Einrichtung verstanden, die über eine Schnittstelle zum Anschließen eines mobilen Datenträgers verfügt und Bedarf an der Speicherung von Daten hat, wie z.B. Computer aller Art, z.B. Personal Computer, Laptops, PDAs, Mobiltelefone, Tablet Computer, aber auch andere Geräte, wie elektronische Registrierkassen, Maschinen in der industriellen Fertigung und deren Steuerungsanlagen oder sonstige Haushalts- oder Bürogeräte. Die Schnittstelle des Hosts kann insbesondere eine äußere Schnittstelle sein, die ohne Öffnen des Gehäuses des Hosts zugänglich ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass kein gesondertes Schreib- oder Lesegerät für den Betrieb des mobilen Datenträgers erforderlich ist, wie z.B. ein CD-Brenner. Vielmehr ist der mobile Datenträger autark funktionsfähig, insbesondere durch die mit dem Steuerprogramm programmierte Steuereinheit sowie den integrierten Schnittstellenanschluss.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass sich der erfindungsgemäße mobile Datenträger kompatibel zu existierenden Speichermedien verhält, wie z.B. bekannte USB-Speichersticks. Es sind daher seitens des Hosts keine besonderen Anpassungsmaßnahmen erforderlich, insbesondere keine Zusatzsoftware oder Treiber.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der mobile Datenträger eine Uhr auf, die von der Steuereinheit auslesbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der mobile Datenträger über eine eigene, autarke Zeiterfassung verfügt, die insbesondere unabhängig von dem Host ist. Bei dem Host kann nicht immer mit Sicherheit von einer korrekten Einstellung einer dortigen Uhr ausgegangen werden. Für die Optimierung der Dokumentenechtheit der auf dem mobilen Datenträger gespeicherten Daten ist es daher vorteilhaft, eine eigene interne Uhr vorzusehen. Hiermit kann eine Zeitinformation, z.B. als Datum und Uhrzeit des Speicherns von Daten, den einzelnen Daten oder Datenblöcken hinzugefügt werden. Ein weiterer Vorteil der internen Uhr des mobilen Datenträgers ist, dass die aktuelle Uhrzeit und das Datum auch dem Host zur Verfügung gestellt werden können, in dem diese über den Schnittstellenanschluss des mobilen Datenträgers auslesbar sind. Hierdurch kann eine ggf. abweichende Uhr des Hosts neu eingestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, automatisch und unabhängig vom Host wenigstens die vom Host vorgenommenen Veränderungen am Inhalt des Speichers in einer von der Steuereinheit geführten Protokolldatei mit Datum und Uhrzeit zu protokollieren, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, hierbei Datum und Uhrzeit aus der Uhr des Datenträgers zu lesen. Über die Protokollierung von Datum und Uhrzeit kann jederzeit nachvollzogen werden, zu welchem Zeitpunkt welche Daten von dem Host in den Speicher geschrieben wurden. Dies hat den Vorteil, dass die eigene unabhängige Zeitbasis des mobilen Datenträgers zum Führen eines vom Host unabhängigen Journals herangezogen werden kann. Hierdurch kann eine hohe Dokumentenechtheit der Daten, auch im Hinblick auf die Protokollierung des Speicherzeitpunkts auf dem Datenträger, gewährleistet werden. Unerwünschte Verfälschungen des Speicherzeitpunkts durch eine ggf. nicht richtig eingestellte Uhr des Hosts können vermieden werden. Die Steuereinheit kann dabei die Protokolldatei in einem gesonderten Bereich des Speichers des mobilen Datenträgers, der auch zur Speicherung der vom Host empfangenen Daten verwendet wird, verwenden. Es kann auch ein zusätzlicher Speicher in dem mobilen Datenträger für die Protokolldatei vorgesehen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet Einträge in der Protokolldatei in festgelegten, diskreten Abständen vorzunehmen, insbesondere in Zeitabständen oder Speichermengen-Abständen. Im Fall von Zeitabständen können z.B. feste Zeitabstände eingestellt sein, z.B. in bestimmten Sekunden-, Minuten- oder Stundenabständen. Es können auch Speichermengen-Abstände gewählt werden. In diesem Fall erfolgt automatisch ein Eintrag in die Protokolldatei immer dann, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Bytes von dem Host empfangen und in den Speicher des mobilen Datenträgers geschrieben ist. Eine solche diskrete Vornahme von Einträgen in der Protokolldatei hat den Vorteil, dass die Größe der Protokolldatei besser kontrolliert werden kann und damit begrenzt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, in der Protokolldatei als Zusatzdaten eine oder mehrere der folgenden Daten zu speichern:
- a) Kennungsinformation des angeschlossenen Hosts,
- b) geografischer Ort, an dem der Datenträger betrieben wird,
- c) Zeitzone, in der der Datenträger betrieben wird,
- d) Zeitpunkt des Verbindens des Datenträgers mit dem Host,
- e) Zeitpunkt des Entfernens des Datenträgers vom Host,
- f) kundenspezifische Daten.
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Hierdurch kann die Dokumentenechtheit der gespeicherten elektronischen Daten weiter gesteigert werden. Insbesondere kann anhand der in der Protokolldatei gespeicherten Daten festgestellt werden, ob der mobile Datenträger unzulässig von dem Host entfernt wurde, insbesondere zu welchen Zeiten ein Entfernen und Verbinden mit dem Host erfolgt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Datenträger eine integrierte Energieversorgungseinrichtung zur Energieversorgung wenigstens der Uhr auf. Die Energieversorgungseinrichtung kann ggf. auch die Steuereinheit und weitere Elemente des Datenträgers, ganz oder teilweise, mit Energie versorgen. Die Energieversorgungseinrichtung kann als nicht wiederaufladbare Batterie oder als wiederaufladbarer Akkumulator ausgebildet sein. Im Fall eines wiederaufladbaren Akkumulators kann der mobile Datenträger zusätzlich eine Ladeschaltung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, den Akkumulator mittels über den Schnittstellenanschluss von dem Host empfangener elektrischer Energie aufzuladen.
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Die integrierte Energieversorgungseinrichtung hat den Vorteil, dass die Uhr auch dann zuverlässig und genau weiterbetrieben werden kann, wenn der mobile Datenträger vom Host getrennt ist und darüber nicht mit Energie versorgt wird. Dies erlaubt eine hohe Integrität und Genauigkeit der Zeitinformation der Uhr.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Uhr über den Schnittstellenanschluss nicht veränderbar. Dies hat den Vorteil, dass der Host keinen Einfluss auf die Einstellung der Uhr des mobilen Datenträgers nehmen kann. Dies ist vorteilhaft für die Integrität der Zeitinformation der Uhr des mobilen Datenträgers. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Uhr nur einmalig bei der Herstellung des mobilen Datenträgers produktionsseitig eingestellt wird oder dass ein Nachstellen der Uhr nur durch einen autorisierten Fachbetrieb erfolgt, der zur Nachstellung der Uhr den mobilen Datenträger öffnet und mit einem entsprechenden Servicegerät nachstellt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Uhr zu prüfen und Schreibvorgänge des Hosts in den Speicher zu unterbinden, wenn die Überprüfung ergibt, dass die Uhr eines oder mehrere vorgegebene Zuverlässigkeitskriterien nicht erfüllt. Ein vorgegebenes Zuverlässigkeitskriterium der Uhr kann z.B. deren Betriebsspannung sein. Die Steuereinheit überprüft dabei die aktuelle Betriebsspannung der Uhr. Fällt die Betriebsspannung unterhalb eines vorgegebenen Wertes, erkennt die Steuereinheit, dass ein vorgegebenes Zuverlässigkeitskriterium nicht erfüllt ist und sperrt dann Schreibvorgänge des Hosts in den Speicher. Hierdurch kann insbesondere vermieden werden, dass in Folge eines nicht ausreichenden Ladungszustandes der integrierten Energieversorgungseinrichtung fehlerhafte Zeitinformationen der Uhr gespeichert werden. Ein weiteres zu überwachendes vorgegebenes Zuverlässigkeitskriterium kann z.B. eine Überprüfung enthalten, ob als Energieversorgungseinrichtung der korrekte Batterietyp oder Akkumulatortyp eingebaut ist oder ob ein ggf. erforderlicher Wechsel der Energieversorgungseinrichtung sachgemäß durchgeführt worden ist. Weitere vorgegebene Zuverlässigkeitskriterien, die überwacht werden können, können z.B. der zulässige Temperaturbereich der Uhr oder externe, auf die Uhr einwirkende elektrische Einflüsse sein, z.B. eine unzulässige ESD-Beaufschlagung (ESD – Electrostatic Discharge – elektrostatische Entladung).
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, einen Sperrkenner in dem Speicher abzuspeichern, wenn die Überprüfung der Uhr ergibt, dass die Uhr eines oder mehrere vorgegebene Zuverlässigkeitskriterien nicht erfüllt, und Schreibvorgänge des Hosts in den Speicher zu unterbinden, wenn die Steuereinheit feststellt, dass der Sperrkenner in dem Speicher gespeichert ist. Dies hat den Vorteil, dass bei temporärer Nichterfüllung von Zuverlässigkeitskriterien über den Sperrkenner eine dauerhafte Information gespeichert werden kann, die auf eine nicht zuverlässige Zeitinformation hinweist, so dass auch dann, wenn später die Zuverlässigkeitskriterien im aktuellen Betrieb des Datenträgers wieder gegeben sind, Speichervorgänge mit möglicherweise unpräzisen Zeitinformationen unterbunden werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Verwaltung des Speichers in Form von Speicherblöcken eingerichtet, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, Speicherblöcken, in denen bereits vom Host empfangene Daten gespeichert sind, weitere vom Host empfangene Daten hinzuzufügen, bis der jeweilige Speicherblock voll ist, ohne dass bereits gespeicherte Daten, die vom Host empfangen wurden, verändert werden. Die Verwaltung des Speichers in Form von Speicherblöcken hat den Vorteil, dass die Verwaltung effizient und schnell erfolgen kann. Die jeweilige Speicherblockgröße kann an die jeweilige Anwendung angepasst werden, wobei z.B. Speicherblöcke von 4 KB vorteilhaft sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass zu den vorhandenen, vom Host empfangenen Daten eines Speicherblocks weitere vom Host empfangene Daten hinzugefügt werden können, d.h. angefügt werden können, ohne dass ein neuer Speicherblock eröffnet werden muss. Dies erlaubt eine sehr effiziente, Speicherplatz sparende Speicherung der Daten, da die jeweiligen Speicherblöcke jeweils voll befüllt werden können und dennoch sichergestellt ist, dass bereits gespeicherte Daten, die vom Host empfangen wurden, nicht mehr verändert werden. Besonders günstig auf den Speicherplatzbedarf wirkt sich dies bei der Verwendung des mobilen Datenträgers zur fortlaufenden Protokollierung bzw. Dokumentierung von Daten aus.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Führung einer vorwärts gerichteten Zuordnungsliste von Speicherblöcken eingerichtet, die für jeden Speicherblock einen Eintrag aufweist, der auf den nachfolgenden Speicherblock verweist. Dies erlaubt eine einfache und effiziente Verwaltung von Dateien, die über mehrere Speicherblöcke verteilt sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Verwaltung des Speichers in Form von Speicherblöcken eingerichtet, wobei die Steuereinheit zur Führung einer reversen Zuordnungsliste von Speicherblöcken eingerichtet ist, die für jeden Speicherblock einen Eintrag aufweist, der auf den vorhergehenden Speicherblock verweist. Diese reverse Zuordnungsliste, auch als reverse verkettete Liste oder „Reverse Allocation Table“ bezeichnet, hat den Vorteil, dass zu jedem Speicherblock durch das Verfolgen der Listenkette auf den Anfang der Kette schnell geschlossen werden kann und damit der Dateiname einfach und schnell feststellbar ist. Hiermit kann der Dateiname schneller und einfacher ermittelt werden als beim Durchsuchen der zuvor erläuterten vorwärts gerichteten Zuordnungsliste.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Kommunikation mit dem Host über den Schnittstellenanschluss und zur Verwaltung des Speichers derart eingerichtet, dass in Speicherstellen des Speichers, die noch nicht mit von dem Host empfangenen Daten belegt sind, zumindest für eine bestimmte Zeit von dem Host empfangene Daten speicherbar sind. Dies hat den Vorteil, dass in noch nicht belegten Speicherstellen jederzeit weiter Daten vom Host auf den mobilen Datenträger abgelegt werden können, d.h. zumindest während einer bestimmten Zeit, wenn die nachfolgend beschriebene Gesamtbetriebsdauer realisiert ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Bestimmung der Gesamtbetriebsdauer des Datenträgers durch Auslesen eines gespeicherten Erstinbetriebnahmezeitpunkts und der aktuellen Zeitinformation der Uhr eingerichtet. Hierbei kann die Gesamtbetriebsdauer als Differenz zwischen der aktuellen Zeitinformation, jeweils mit Datum und Uhrzeit, und dem Erstinbetriebnahmezeitpunkt bestimmt werden. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, Schreibvorgänge des Hosts in den Speicher zu unterbinden, wenn die Gesamtbetriebsdauer einen vorgegebenen Höchstwert erreicht oder überschritten hat. Auf diese Weise lässt sich eine Art „Verfallsdatum“ des mobilen Datenträgers realisieren. Eine vorteilhafte Anwendung ist z.B. in Fällen vorhanden, in denen aufgrund von Vorschriften das Speichermedium nach einer vorgegebenen Zeit archiviert werden soll. Durch die automatische Unterbindung von Schreibvorgängen nach Erreichen oder Überschreiten der Gesamtbetriebsdauer wird der Anwender automatisch dazu aufgefordert, einen anderen Datenträger zu verwenden.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 12 ferner gelöst durch ein Steuerprogramm einer programmierbaren Steuereinheit eines mobilen Datenträgers der zuvor beschriebenen Art. Gemäß vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung weist das Steuerprogramm jeweils die zuvor erläuterten, von der Steuereinheit ausgeführten Funktionen auf, wie z.B. die Unterbindung von Veränderungen von einmal von dem Host empfangenen, in den Speicher geschriebenen Daten, das Führen der Protokolldatei mit Datum und Uhrzeit, wobei Datum und Uhrzeit aus der Uhr des Datenträgers ausgelesen werden, die weiteren Merkmale des Führens der Protokolldatei gemäß den Ansprüchen 4 und 5, die Prüfung der Uhr und das Unterbinden von Schreibvorgängen des Hosts in den Speicher, wenn die Uhr eines oder mehrere vorgegebene Zuverlässigkeitskriterien nicht erfüllt, die Speicherverwaltung gemäß den Ansprüchen 9 und 10 sowie die Bestimmung und Überwachung der Gesamtbetriebsdauer gemäß Anspruch 11.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 – einen mobilen Datenträger und einen Host und
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2 – verschiedene Speichertabellen.
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Die 1 zeigt einen mobilen Datenträger 1 sowie einen Host 12, der beispielhaft in Form eines Desktop Personal Computer dargestellt. Der Host 12 ist z.B. mit einem Monitor 13 und einer Tastatur 14 verbunden. Der Host 12 weist eine äußere Schnittstelle 11 auf, z.B. einer USB-Schnittstelle mit einem frontseitigen Steckanschluss für USB-geeignete Geräte. Der mobile Datenträger 1 weist einen Schnittstellenanschluss 5 auf, der zu der äußeren Schnittstelle 11 kompatibel ist, sowohl in mechanischer, elektrischer als auch in softwaremäßiger Hinsicht. Der mobile Datenträger 1 kann mittels des Schnittstellenanschlusses 5 in die äußere Schnittstelle 11 gesteckt werden. Der mobile Datenträger 1 ist in der 1 nicht im gleichen Maßstab wie der Host 12 dargestellt, bei maßstabsgetreuer Darstellung wäre der mobile Datenträger erheblich kleiner, so dass der Schnittstellenanschluss 5 in die äußere Schnittstelle 11 einsteckbar ist.
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Der mobile Datenträger 1 weist in einem Gehäuse einen Speicher 2, z.B. in Form eines Halbleiterspeicherbausteins, eine Steuereinheit 3, eine Uhr 4, eine Energieversorgungseinrichtung 7, z.B. in Form einer Batterie oder eines Akkumulators, und eine Ausgabeeinrichtung 8 auf. Die Ausgabeeinrichtung 8 kann z.B. optische Anzeigemittel enthalten, z.B. in Form von einer oder mehreren Leuchtdioden und/oder eines Displays. Die Ausgabeeinrichtung 8 kann auch akustische Ausgabemittel, z.B. einen Summer oder einen Lautsprecher, aufweisen.
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Die Steuereinheit 3 ist über elektrische Leitungen mit dem Schnittstellenanschluss 5, der Uhr 4, der Ausgabeeinrichtung 8 und dem Speicher 2 verbunden. Die Uhr 4 kann als in die Steuereinheit 3 integrierte Uhr ausgebildet sein oder als externer Uhrenbaustein. Dementsprechend kann die Energieversorgungseinrichtung 7 entweder direkt mit der Uhr 4 oder indirekt, über die Steuereinheit 3, mit der Uhr 4 verbunden sein. Die Steuereinheit 3 weist ein Steuerprogramm 6 auf, das in einem in der Steuereinheit 3 integrierten Programmspeicher oder einem externen, in dem mobilen Datenträger 1 vorgesehenen Programmspeicher gespeichert ist.
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Der Schnittstellenanschluss 5 weist neben mechanisch/elektrischen Verbindungselementen eines Steckanschlusses noch z.B. einen Schnittstellenbaustein, z.B. einen USB-Baustein, auf. Der Schnittstellenanschluss 5 kann auch als drahtloser Schnittstellenanschluss ausgebildet sein. In diesem Fall entfallen die mechanisch/elektrischen Verbindungselemente. Im Fall einer Steckverbindung sind die mechanisch/elektrischen Verbindungselemente des Schnittstellenanschluss 5 aus dem Gehäuse des mobilen Datenträgers 1 herausgeführt.
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Der Speicher 2, der in Form eines einzigen Speicherbausteins oder als Anordnung mehrerer Speicherbausteine realisiert sein kann, weist einen Speicherbereich 9 zur einmaligen unveränderlichen Speicherung der von dem Host 12 über den Schnittstellenanschluss 5 empfangenen Daten auf. Der Speicher 2 weist ferner einen Speicherbereich für Verwaltungsdaten auf, der von der Steuereinheit 3 benutzt wird, um den Speicher 2, insbesondere den Speicherbereich 9, zu verwalten. Der Verwaltungsspeicherbereich kann von der Steuereinheit 3 mehrfach erneut mit Daten beschrieben werden bzw. einmal gespeicherte Daten können auch verändert oder gelöscht werden. In dem Verwaltungsspeicherbereich ist z.B. eine Protokolldatei 10 abgelegt, in der mit Datum und Uhrzeit die Veränderungen des Speicherbereichs 9 protokolliert werden.
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Der Speicherbereich 9 kann in Speicherblöcke aufgeteilt sein, von denen in der 1 beispielhaft drei Blöcke dargestellt sind. In praktischen Realisierungen ist die Zahl der Speicherblöcke in der Regel höher.
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Für die Verwaltung der Speicherblöcke 9 kann ein bestimmtes festes Dateisystem voreingestellt sein. Diese Einstellung kann unveränderbar realisiert sein. Als Dateisystem kann z.B. ein FAT-System oder andere gängige Dateisysteme vorgesehen sein.
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Die Steuereinheit 3 führt mittels des Steuerprogramms 6 die verschiedenen zuvor bereits erläuterten und nachfolgend noch weiter ausgeführten Funktionen aus.
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Werden Daten von dem Host 12 über den Schnittstellenanschluss 5 in den Speicher 2 geschrieben, so sorgt die Steuereinheit 3 dafür, dass bereits in den Speicherblöcken 9 vorhandene Daten nicht mehr verändert werden, insbesondere nicht gelöscht oder überschrieben werden. Es können aber in noch nicht vollständig gefüllten Speicherblöcken zusätzliche Daten angefügt werden oder Daten in weitere Speicherblöcke geschrieben werden.
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Die 2 zeigt anhand der Darstellung a) die Aufteilung des Datenspeicherbereichs 9 in Blöcke B1, B2, B3, ... Bn. Der Speicherbereich 9 kann z.B. 16 GB umfassen.
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Die Speicherblöcke 9 werden durch eine verkettete Liste 22, die in Darstellung c) wiedergegeben ist, einem Dateinamen zugeordnet. Die Speicherblöcke 9 sind in der Darstellung c) mit dem Index i durchnummeriert. In der Spalte B(i + 1) wird angegeben, in welchem auf den Speicherblock B(i) folgenden Speicherblock B(i + 1) die Daten einer Datei gespeichert sind. Die verkettete Liste 22 ist somit eine vorwärts gerichtete Zuordnungsliste. Der Index i stellt dabei eine fortlaufende Nummer der Speicherblöcke einer Datei dar. Da die Speicherblöcke einer Datei nicht immer direkt hintereinander von der Speicherverwaltung im Speicher abgelegt werden, ist eine Zuordnungsliste gemäß Darstellung c) von Vorteil.
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Bei jedem Schreibvorgang seitens des Hosts 12 werden Daten in einen der Speicherblöcke 9 geschrieben. Die verkettete Liste 22 wird dabei, sofern notwendig, erweitert. Ferner wird ein Inhaltsverzeichnis 21, das in Darstellung b) wiedergegeben ist, aktualisiert. In dem Inhaltsverzeichnis 21 ist eine Zuordnung zwischen dem Namen N der Datei, der Dateilänge L, weiteren Dateiinformationen I sowie einem Zeiger S auf einem Startblock der Datei enthalten. Auf diese Weise können die Dateien in dem blockweise verwalteten Speicherbereich 9 effizient verwaltet werden.
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Für die Speicherverwaltung ist zusätzlich eine Füllstandstabelle 23 vorgesehen, die in der Darstellung d) wiedergegeben ist. Die Füllstandstabelle 23 enthält für jeden Speicherblock B(i) einen Wert, der angibt, wie viele Daten in diesem Speicherblock bereits gespeichert sind. Die Einträge in dieser Liste werden automatisch durch die Steuereinheit 3 bestimmt und in die Füllstandstabelle 23 übernommen. Mit dieser Füllstandstabelle 23 kann die Speicherverwaltung in effizienter Weise dahingehend optimiert werden, dass einmal geschriebene Daten nicht wieder gelöscht werden können, aber dennoch schnell erkannt werden kann, ob noch Daten zu einem Speicherblock hinzugefügt werden können. Die Füllstandstabelle 23 ermöglicht es, diese Operation schnell auszuführen, da für Schreibvorgänge keine verketteten Listen durchsucht werden müssen.
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Zur Speicherverwaltung ist ferner eine reverse verkettete Liste 24 bzw. eine reverse Zuordnungsliste vorgesehen, wie in 2 in Darstellung e) wiedergegeben. Die reverse verkettete Liste 24 enthält für jeden Speicherblock B(i) einen Eintrag, der auf einen vorhergehenden Speicherblock B(i – 1) verweist. Die Verkettung ist damit genau entgegengesetzt zu der vorwärts verketteten Liste 22 gemäß Darstellung c). Die Listen 22, 24 gemäß den Darstellungen c) und e) können auch in einer Liste mit zwei Einträgen zusammengefasst sein. Der Vorteil der reversen verketteten Liste 24 liegt darin, dass zu jedem Speicherblock über das Verfolgen der Listenkette einfacher und schneller auf den Anfang und damit auf den Dateinamen einer Datei geschlossen werden kann als durch das Durchsuchen der vorwärts verketteten Liste 22.
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Durch die Steuereinheit 3 wird ferner die Protokolldatei 10 automatisch selbstständig geführt. Diese Protokolldatei 10 ist in dem Speicher 2 gespeichert und kann über den Schnittstellenanschluss 5 von dem Host 12 gelesen werden. Die Protokolldatei 10 ist gegenüber Veränderungen durch den Host 12 geschützt, d.h. es sind keine Datenveränderungen oder Löschungen durch den Host möglich. In der Protokolldatei werden mit jedem Schreibvorgang des Hosts 12 neue Einträge erzeugt. Mit jedem Eintrag werden Informationen gespeichert, wann und wohin vom Host Daten geschrieben worden sind. Die Information, wann Daten geschrieben worden sind, enthält das Datum und die Uhrzeit, die von der Steuereinheit 3 aus der integrierten Uhr 4 ausgelesen werden. Die Information, wohin Daten geschrieben worden sind, enthält den Speicherbereich und/oder den Dateinamen. Der Dateiname kann z.B. über das Inhaltsverzeichnis 21 bestimmt werden.
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Die Mitprotokollierung mit Datum und Uhrzeit wird auch als Journal bezeichnet. Das Journal wird von der Steuereinheit 3 selbstständig generiert. Die Daten für das Journal generiert die Steuereinheit aus den Schreibvorgängen in die Speicherblöcke 9, in die vorwärts und rückwärts verketteten Listen 22, 24 und in das Inhaltsverzeichnis 21. Der Host 12 hat keinen Einfluss auf Art und Inhalt des Journals.
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Die Einträge in die Protokolldatei 10 können in diskreten Abständen geschrieben werden. Die diskreten Abstände beziehen sich auf die Zeitachse, d.h. jeweils alle x-Sekunden/Minuten, oder auf die Speichermenge, d.h. alle x-Bytes. Durch diese Granularität bleibt die Größe der Protokolldatei begrenzt.
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Die Steuereinheit 3 kann zusätzliche Daten in die Protokolldatei 10 eintragen, wie z.B. Informationen über die Datenquelle, d.h. den Host 12, wie z.B. eindeutige Kennungen, die beim Anstecken des mobilen Datenträgers 1 an den Host 12 übergeben werden. Zusätzlich können Zusatzdaten der Protokolldatei hinzugefügt werden, wie geografischer Ort, Zeitzone oder andere kundenspezifische Daten. Auch Ereignisse, wie das Abziehen oder Anstecken des mobilen Datenträgers an dem Host, können in der Protokolldatei 10 eingetragen werden.
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Der mobile Datenträger weist eine eigene Uhr 4 auf, die eine eigene unveränderbare Zeitbasis darstellt. Die Uhr 4 ist zur Bereitstellung einer Zeitinformation mit Uhrzeit und Datum eingerichtet. Der ständige Betrieb der Uhr 4 wird durch die integrierte Energieversorgungseinrichtung 7 sichergestellt. Die Uhr 4 wird einmalig bei der Montage des mobilen Datenträgers 1 eingestellt. Eine Veränderung der Uhreinstellung ist entweder nicht vorgesehen oder auf einen bestimmten Prozess beschränkt, der die Korrektheit von Uhrzeit und Datum garantiert. Durch die eigene Energieversorgungseinrichtung 7 läuft die Uhr 4 konstant weiter, auch wenn der mobile Datenträger 1 nicht am Host 12 angeschlossen ist.
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Die durch die Uhr 4 bereitgestellte Zeitinformation wird für Einträge in der Protokolldatei 10 verwendet. Ebenso können Einträge im Dateisystem mit Datum und Uhrzeit anhand der aus der Uhr 4 ausgelesenen Zeitinformationen versehen werden, statt eine vom Host 12 bereitgestellte Zeitinformation zu speichern.
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Vorteilhaft an der eigenständigen Zeitbasis ist, dass das Journal und alle Zeiteinträge in der Dateiliste unabhängig vom Host 12 getätigt werden können. Damit ist der zeitliche Ablauf, wann welche Daten geschrieben worden sind, unverfälschbar dokumentiert.
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Die Steuereinheit 3 überwacht die Uhr 4. Wird dabei festgestellt, dass die Zeitbasis nicht mehr zuverlässig ist, werden alle weiteren Schreibvorgänge, zumindest die vom Host 12 auszuführenden Schreibvorgänge, gesperrt. Es können auch sämtliche Schreibvorgänge in die Protokolldatei 10 gesperrt sein. Lesevorgänge sind weiterhin möglich. Die Zeitbasis kann als nicht mehr zuverlässig angesehen werden, wenn die Energieversorgungseinrichtung 7 erschöpft ist, die Energieversorgungseinrichtung 7 unsachgemäß gewechselt worden ist, der zulässige Temperaturbereich der Uhr 4 oder der Energieversorgungseinrichtung 7 verlassen worden ist oder externe elektrische Einflüsse, wie z.B. ESD-Einflüsse, vorgegebene Grenzwerte überschreiten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010006139 A1 [0002, 0005]
