DE10332183A1 - Tragbare Datenspeichervorrichtung mit geschichteter Speicherarchitektur - Google Patents

Tragbare Datenspeichervorrichtung mit geschichteter Speicherarchitektur Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine tragbare Datenspeichervorrichtung, die fähig ist, große Datenmengen zu speichern und einfach zu transportieren, und bei der ein Zugriff auf die Daten durch einen polynomischen Schlüssel gesichert werden kann, der durch pseudostatistisch (pseudo random) erzeugte Parameter erzeugt ist, und wobei die Vorrichtung als Host oder Client hinsichtlich eines Zugriffs auf die Daten wirken kann, wodurch nicht nur ein Schutz für die Daten vorgesehen wird, die innerhalb der Vorrichtung gehalten sind, sondern auch für den Computer, an dem die Vorrichtung angebracht ist, und wobei Daten in einer geschichteten Speicherarchitektur gespeichert sind, die eine sichere primäre und sekundäre Partitionsstruktur vorsieht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine tragbare Datenspeichervorrichtung, die fähig ist, große Datenmengen zu speichern und einfach zu transportieren, und bei der ein Zugriff auf die Daten durch einen polynomischen Schlüssel gesichert werden kann, der durch pseudostatistisch (pseudo random) erzeugte Parameter erzeugt ist, und wobei die Vorrichtung als Host oder Client hinsichtlich eines Zugriffs auf die Daten wirken kann, wodurch nicht nur ein Schutz für die Daten vorgesehen wird, die innerhalb der Vorrichtung gehalten sind, sondern auch für den Computer, an dem die Vorrichtung angebracht ist, und wobei Daten in einer geschichteten Speicherarchitektur gespeichert sind, die eine sichere primäre und sekundäre Partitionsstruktur vorsieht.
  • Die Erfindung sieht eine Datenspeicherplatte vor, die mit einer Kommunikationsschnittstelle angeordnet ist, die eine Verschlüsselungstechnologie und eine Host/Client-schaltbare Technologie verwendet, um eine neue Architektur und Kommunikationsprotokolle zu schaffen, um sicherzustellen, dass auf der Scheibe bzw. Platte gespeicherte Daten mittels pseudostatistisch erzeugter Parameter gesichert sind, und zur gleichen Zeit stellt die Architektur dem Benutzer einen Schichtschutz bereit, der einen selbstinitiierten Host/Client-schaltbaren Controller verwendet, der einen Zugriff nicht nur auf die Daten sondern auch auf irgendeinen Host-Computer sichert, an dem die Platte angebracht ist.
  • Innerhalb der Platte gespeicherte Daten werden mittels einer Speicherpartitionsarchitektur und einem Datenschutzprotokoll und -vorgang gesichert, so dass Daten innerhalb des Speichers durch Bezugnahme auf einen pseudostatistisch erzeugten Schlüssel geschichtet und verschlüsselt werden. Als Folge einer solchen Sicherheit wäre es für jeden unmöglich, ohne die primäre Schlüsseleingabe auf die Daten zuzugreifen.
  • Die Datenspeicherplatte ist angeordnet mit:
    • 1. einer Kommunikationsschnittstelle;
    • 2. einem Mikrocontroller mit einem eingebauten schaltbaren Eingang;
    • 3. primären und sekundären Speichermitteln;
    • 4. einer Datenverarbeitungseinheit;
    • 5. einer Daten- und Entscheidungseinrichtung;
    • 6. einer sicheren Schlüsselverarbeitungseinheit;
    • 7. einer Zugriffssteuerungs-Entscheidungseinheit;
    • 8. einer verschlüsselten intelligenten Schlüsselspeichereinheit.
  • Die Kommunikationsschnittstelle, die vom Typ USB oder eine andere Kommunikationsschnittstelle sein könnte, erlaubt es Benutzern, auf in den Speichermitteln der Vorrichtung gespeicherte Daten zuzugreifen. Die Kommunikationsschnittstelle erlaubt es einem Benutzer, umkehrbar bzw. reversibel auf die Daten in der Speicherplatte zuzugreifen.
  • Der Mikrocontroller ist mit einem schaltbaren Eingang angeordnet, der mit einer Daten- und Entscheidungseinrichtung für einen primären und sekundären Schichtspeicherzugriff verbunden ist. Der Mikrocontroller und die Daten- und Entscheidungseinrichtung sind für die Verbindung zwischen einem Host-Computer und den Speichermitteln verantwortlich und sehen als solche ein Gateway für eine Datenspeicherung und -abfrage und das Verarbeiten in und aus den Flash-Speichermitteln für autorisierte Benutzer vor.
  • Die primären und sekundären Speichermittel werden verwendet, um Daten zu speichern, um Benutzern einen wahlweisen Zugriff in Übereinstimmung mit der Berechtigung zu erlauben, die dem Benutzer gewährt ist, und auf solche Daten zuzugreifen, die unter Bezugnahme auf einen sicheren verschlüsselten Schlüssel gesichert sind.
  • Der schaltbare Eingang kann durch einen Host-Computer initialisiert werden, an dem die Vorrichtung angebracht ist, wobei die Vorrichtung als Client dient, oder der Eingang kann durch den Mikrocontroller selbst initiiert werden, wobei die Vorrichtung als Host dient. Eine Schlüsseleingabe kann vom Host-Computer oder direkt von der Vorrichtung selbst gemacht werden. Eine solche Schlüsseleingabe kann dann durch die Daten- und Entscheidungseinrichtung für einen Zugriff auf den primären und sekundären Schichtspeicher analysiert werden.
  • Die sichere Schlüsselverarbeitungseinheit ist umkehrbar mit einer verschlüsselten intelligenten Schlüsselspeichereinheit verbunden und ist ferner mit der Zugriffsteuer-Entscheidungseinheit verbunden. Die Zugriffsteuer-Entscheidungseinheit ist mit der Datenverarbeitungseinheit verbunden.
  • Die Datenverarbeitungseinheit ist umkehrbar mit primären und sekundären Flash-Speichermitteln verbunden und es wird über die Kommunikationsschnittstelle auf sie zugegriffen und sie ist mit der Kommunikationsschnittstelle verbunden. Die Datenverarbeitungseinheit erlaubt einen wechselseitigen Zugriff ("two way access") auf die geschichteten Speichermittel.
  • Ein Zugriff auf die Daten, die in der Vorrichtung gespeichert sind, geschieht unter Bezugnahme auf einen verschlüsselten polynomischen Schlüssel, der unter Bezugnahme auf eine Benutzerschlüsseleingabe in Kombination mit einem fabrikseitig voreingestellten Code erzeugt wird. Um auf die in den Speichermitteln gehaltenen Daten zuzugreifen, ist ein registrierter (enrolled) Benutzer gezwungen, seinen/ihren Schlüssel direkt in die Vorrichtung oder einen Host-Computer einzugeben, mit dem die Vorrichtung verbunden ist. Durch ein Zulassen einer solchen schaltbaren Eingabe-Zugriffs-Steuerung wird es dem Benutzer der Vorrichtung ermöglicht, es berechtigten Dritten zu erlauben, auf die Daten, die in der Vorrichtung gehalten sind, über eine zugelassene Computer-Host-Vorrichtung zuzugreifen.
  • Der Eingabeschlüssel wird in einen pseudostatistisch erzeugten Schlüssel mittels einer Verschlüsselungstechnologie umgewandelt. Dieser verschlüsselte Benutzereingabeschlüssel wird in den Speichermitteln gespeichert. Diesem Verschlüsselungsschlüssel fügt die sichere Schlüsselverarbeitungseinheit einen fabrikseitig voreingestellten Code in einem polynomischen Anhängungsprozess an, um einen sicheren Schlüssel zu produzieren. Somit basiert der sichere polynomische Schüssel auf einem Benutzereingabeschlüssel und einem fabrikseitig voreingestellten Code. Dieser sichere verschlüsselte polynomische Schlüssel wird in den Speichermitteln gespeichert.
  • Ein Zugriff auf die Daten erfordert vom Benutzer die geeignete Benutzerschlüsseleingabe, entweder über die Vorrichtung oder über einen zugelassenen Host-Computer, an dem die Vorrichtung angebracht ist. Eine Authentifizierung des Eingabeschlüssels erlaubt dem Benutzer zu einer Verschlüsselungsschlüssel- Erzeugungsprozedur fortzuschreiten und einen primären und sekundären Speicherzugriff.
  • Eine Benutzerregistrierung verlangt von Benutzern, einen Schlüssel ihrer eigenen Wahl entweder direkt in die Vorrichtung oder in den Host-Computer einzugeben, an dem die Vorrichtung angebracht ist. Der Benutzerschlüssel wird unter Bezugnahme auf pseudostatistsch erzeugte Parameter verschlüsselt und in den Speichermitteln gespeichert. Dieser verschlüsselte Schlüssel wird dann mit einem fabrikseitig voreingestellten Code kombiniert, um einen sicheren polynomischen Schlüssel zu bilden. Auf einen solchen Schlüssel wird gezeigt und kann zugegriffen werden durch einen Schlüssel, der als Verschlüsselungszeiger bekannt ist. Ein Benutzerzugriff kann wahlweise auf die primäre oder sekundäre Speicherschicht oder auf beide Schichten beschränkt sein.
  • Um auf Daten zuzugreifen, wird der Benutzer seinen/ihren Eingabeschlüssel eingeben. Die Daten- und Entscheidungseinrichtung für einen Zugriff auf den primären und/oder sekundären Schichtspeicher authentifiziert die Benutzereingabe. Dann wird ein Verschlüsselungszeiger vorbereitet, um den Verschlüsselungsschlüssel vom sicheren Partitionsspeicher abzufragen. Der Verschlüsselungsschlüssel wird dann mit dem fabrikseitig voreingestellten Schlüssel kombiniert, um einen sicheren polynomischen Schlüssel zu erzeugen. Dieser polynomische Schlüssel wird dann durch die sichere Schlüsselverarbeitungseinheit entschlüsselt. Die Zugriffsteuer-Entscheidungseinheit gewährt dann Zugriff auf die Daten, die von der Datenverarbeitungseinheit verarbeitet werden.
  • Durch ein Partitionieren der Speichermittel ist es möglich, wahlweise einen Zugriff zu beschränken, den Benutzer auf die in einem Speicher gehaltenen Daten haben könnten. Dies wird mittels einer geschichteten Verschlüsselungsarchitektur erreicht. Das höchste Berechtigungsniveau würde es dem Benutzer erlauben, auf all die Daten zuzugreifen, die in unterschiedlichen Speicherpartitionen gespeichert sind, während ein niedrigeres Berechtigungsniveau einen Zugriff auf Daten beschränken würde, die in der einen oder anderen Partitionsschicht gehalten sind. Es ist somit möglich, es einem Benutzer zu ermöglichen, Dritten einen Zugriff auf einige oder alle Daten, die in der Vorrichtung gehalten sind, durch eine selektive Registrierungsprozedur zu erlauben. Solche dritten Benutzer wären fähig, auf die Daten über einen autorisierten Host-Computer durch Eingabe ihres Benutzerschlüssels zuzugreifen.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
  • 1 ist ein Blockdiagramm der Systemkomponenten; und
  • 2 ist ein Flussdiagram eines Schlüsselverschlüsselungsschemas für einen Zugriff auf die primären und sekundären Speichermittel.
  • 1 ist ein Blockdiagram der Systemkomponenten. Die Vorrichtung ist mit einer Kommunikationsschnittstelle 10 angeordnet, die die Vorrichtung mit einem Host-Computer verbindet und die in wechselseitiger Kommunikation mit einer Datenverarbeitungseinheit 9 steht. Die Datenverarbeitungseinheit kommuniziert mit einer Zugriffssteuerungs-Entscheidungseinheit 6 und der primären Datenspeichereinheit 7 und der sekundären Datenspeichereinheit 8. Die Zugriffssteuerungs-Entscheidungseinheit kommuniziert mit der sicheren Schlüsselverarbeitungseinheit 4 und empfängt eine Eingabe von der sicheren Schlüsselverarbeitungseinheit 4.
  • Die sichere Schlüsselverarbeitungseinheit steht in wechselseitiger Kommunikation mit der verschlüsselten intelligenten Schlüsselspeichereinheit 5 und kommuniziert auch mit der Datenund Entscheidungseinrichtung 3 und empfängt eine Eingabe von der Daten- und Entscheidungseinrichtung 3 für einen Zugriff auf die primären und/oder sekundären Schichtspeichermittel und die Kommunikationsschnittstelle.
  • Die Daten- und Entscheidungseinrichtung 3 kommuniziert mit dem Host-Computer 11 und empfängt eine Schlüsseleingabe vom Host-Computer 11 und/oder eine Schlüsseleingabe von der Vorrichtung 12 selbst. Die Schlüsseleingabe wird mit einem Mikrocontroller 1 kommuniziert, der mit einem schaltbaren Eingang 2 kommuniziert.
  • 2 zeigt das Flussdiagram eines Schlüsselverschlüsselungsschemas, um auf die Speichermittel zuzugreifen. Zu Beginn des Prozesses gibt der Benutzer seine/ihre Schlüsseleingabe 20 ein. Diese Benutzerschlüsseleingabe wird dann durch die Daten- und Entscheidungseinrichtung 3 authentifiziert 21. Die Benutzerschlüsseleingabe wird dann ausgewertet, um zu bestimmen, ob der Benutzer für einen primären und/oder sekundären Schichtspeicherzugriff 22 berechtigt ist. Dieser Prozess wird auch von der Daten- und Entscheidungseinrichtung 3 ausgeführt.
  • Wenn die Benutzerschlüsseleingabe erst einmal authentifiziert wurde und ihre Zugriffsklasse bestimmt wurde, wird ein Verschlüsselungszeiger vorbereitet 23. Der Verschlüsselungsschlüssel hinsichtlich registrierter Benutzer wird von den sicheren Speichermitteln 24 für einen primären Schichtzugriff 24 und 25 für einen sekundären Schichtzugriff 25 abgefragt, indem ein primärer oder sekundärer Verschlüsselungszeigerschlüssel vorbereitet wird.
  • Ein sicherer Schlüssel wird dann von der sicheren Schlüsselverarbeitungseinheit 4 durch einen polynomischen Anhängeprozess (polynominal appending process) erzeugt 26, bei dem der fabrikseitig verschlüsselte Schlüssel 27, der in der Schlüsselspeichereinheit 5 für den verschlüsselten intelligenten Schlüssel gespeichert ist, und die verschlüsselte Benutzerschlüsseleingabe kombiniert werden.
  • Dieser sichere Schlüssel wird dann von der Datenverarbeitungseinheit 9 entschlüsselt 28, um dem Benutzer einen Zugriff auf die primären 29 und/oder sekundären 30 Niveauspeichermittel zu erlauben. Auf die Daten kann dann über die Kommunikationsschnittstelle 10 zugegriffen werden, die mit einem Host-Computer verbunden ist 31.

Claims (16)

  1. Tragbare Datenspeichervorrichtung, die eine Schnittstelle zu einem entfernten Computer, beispielsweise einem Tisch-PC oder einem tragbaren Notebook-Computer herstellen kann und die fähig ist, Daten unter Bezugnahme auf einem polynomischen Schlüssel zu sichern, der durch pseudostatistisch erzeugte Parameter erzeugt ist, und wobei die Vorrichtung in Bezug auf einen Benutzerzugriff als Host oder als Client auf die darin gespeicherten Daten dienen kann, und wobei die in der Vorrichtung gespeicherten Daten in einer geschichteten Speicherarchitektur gespeichert sind, und wobei die Vorrichtung mit einer Kommunikationsschnittstelle (10), einem Mikrocontroller (1) mit eingebauten schaltbaren Eingangsmitteln (2), primären und sekundären Speicherspeichermitteln (7, 8), einer Datenverarbeitungseinheit (9), einer Daten- und Entscheidungseinrichtung (3), einer sicheren Schlüsselverarbeitungseinheit (7), einer Zugriffssteuerungs-Entscheidungseinheit (6) und einer intelligenten Verschlüsselungsschlüssel-Speichereinheit (5) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kommunikationsschnittstelle (10) in einer wechselseitigen Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit (9) steht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Datenverarbeitungseinheit (9) mit der Zugriffssteuerungs-Entscheidungseinheit (6) kommuniziert und in einer wechselseitigen Kommunikation mit den primären und sekundären Speichermitteln (7, 8) steht.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die sichere Schlüsselverarbeitungseinheit (4) umkehrbar mit der verschlüsselten intelligenten Schlüsselspeichereinheit (5) verbunden ist und des Weiteren mit der Zugriffssteuerungs-Entscheidungseinheit (6) kommuniziert.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Mikrocontroller (1) mit dem eingebauten schaltbaren Eingang (2) mit der Daten- und Entscheidungseinrichtung (3) kommuniziert.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Daten- und Entscheidungseinrichtung (3) mit der sicheren Schlüsselverarbeitungseinheit (4) kommuniziert.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Speichermittel (5, 7, 8) flüchtig oder nichtflüchtig sein können und wobei die Speichermittel (5, 7, 8) fähig sind, umkehrbar Daten für Mehrfach-Lese-/Schreibanwendungen zu empfangen und zu speichern.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Entscheidungseinheit bestimmt, ob ein Benutzer einen Zugriff auf die primären und/oder die sekundären Schichtspeichermittel (7, 8) haben kann, und zwar gemäß der Benutzerschlüsseleingabe.
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die sichere Schlüsselverarbeitungseinheit (4) für die Funktionalität des Verschlüsselns und Entschlüsselns eines Schlüssels verantwortlich ist, der von Benutzern eingegeben wird.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinheit (9) Daten verarbeitet, die in den primären und sekundären Speichermitteln (7, 8) gespeichert sind, bevor der Benutzer über die Kommunikationsschnittstelle (10) zugreift.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Mikrocontroller (1) mit eingebautem schaltbarem Eingang (2) ein Gateway vorsieht, wodurch sich ein Benutzer mit der Datenspeichervorrichtung über einen Host-Computer verbinden kann, und wobei der schaltbare Eingang (2) es der Vorrichtung erlaubt, als Host zu wirken, wobei die Vorrichtung einen Zugriff auf die Daten schützt, die in den Speichermitteln (5, 7, 8) gespeichert sind, und es der Vorrichtung erlaubt, als Client zu wirken, wobei die Vorrichtung mit einem Host-Computer verbunden sein kann, und wobei die Vorrichtung es autorisierten Benutzern erlauben kann, auf den Computer zuzugreifen, an dem die Vorrichtung angebracht ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in der verschlüsselten intelligenten Schlüsselspeichereinheit (5) ein fabrikseitig voreingestellter verschlüsselter Schlüssel gespeichert ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Daten- und Entscheidungseinrichtung (3) die Schlüsseleingabe des Benutzers authentifiziert und bestimmt, ob dem Benutzer ein Zugriff auf die Daten erlaubt werden soll, die in den primären und/oder sekundären Schichtspeichermitteln (7, 8) gespeichert sind.
  14. Verfahren zum Verschlüsseln einer Benutzerschlüsseleingabe, wobei eine Schlüsseleingabe vom Benutzer in einen pseudostatistisch erzeugten Schlüssel gemäß vordefinierten Algorithmen umgewandelt wird, wobei dieser Schlüssel mit einem fabrikseitig voreingestellten Schlüssel in einem polynomischen Sequenzanhängeprozess kombiniert wird, um einen sicheren Schlüssel zu erzeugen, wobei auf den sicheren Schlüssel gezeigt wird und nur zugegriffen werden kann durch einen Verschlüsselungszeigerschlüssel.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei der sichere verschlüsselte polynomische Schlüssel in den Speichermitteln (7, 8) gespeichert ist.
  16. Verfahren zum Entschlüsseln einer Benutzerschlüsseleingabe, wobei die Schlüsseleingabe von einer Daten- und Entscheidungseinrichtung (3) ausgewertet und authentifiziert wird und bei einer Authentifizierung ein Verschlüsselungszeiger durch eine sichere Schlüsselverarbeitungseinheit (4) vorbereitet wird, um den sicheren Verschlüsselungsschlüssel von den sicheren Speichermitteln (5) abzufragen, wobei ein sicherer Schlüssel von der sicheren Schlüsselverarbeitungseinheit (4) in einem polynomischen Sequenzanhängevorgang erzeugt wird, wobei der verschlüsselte Benutzerschlüssel mit einem fabrikseitig voreingestellten Code kombiniert wird und wobei dieser sichere Schlüssel von einer Datenverarbeitungseinheit (9) entschlüsselt wird.
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