JP2006293583A - ファイル管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ファイルを構成するクラスタを特定できなくしてファイルの再構成を防止し、これによりセキュリティを向上させる。
【解決手段】
ファイルを記憶媒体への記録単位または記録単位以下の複数のブロックに分割して、分割したブロックを記録する媒体上の位置を決定し、その位置に分割されたブロックを配置し、ファイル管理データを記憶媒体上に記録するファイル管理方法において、分割されたブロックを記録する記憶媒体上の位置をランダムに決定し、ファイルを分割した程度に関連させてファイル管理データを複数に分割し、分割されたファイル管理データを記録する記憶媒体上の位置をランダムに決定し、分割されたファイル管理データの位置情報をファイル又はファイル管理データを記録した記憶媒体とは別の記憶媒体に記録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファイル管理方法に係り、特にセキュリティを考慮したファイル管理方法に関するものである。

一般的に、ネットワーク上を転送されるデータやファイルデータを第三者から保護するために、これらのデータは暗号化して転送或いは記憶される。
然るに、昨今、コンピュータの計算性能や複数のコンピュータの組み合わせによる計算性能が向上してきており、所望の暗号文の入っているファイルが特定できれば、その内容が解読される危険性が高くなっている。

例えば、ファイル管理を例にして、ファイルを特定できる仕組みを説明する。ＦＤＤやＨＤＤのような記憶媒体上の領域は、統一的な扱いをする為にセクタと称する最小単位の領域に分けられている。
ファイル管理方法の代表として、ＭＳ−ＤＯＳ（マイクロソフト社のＯＳ、商標）の例を紹介する。ＭＳ−ＤＯＳではセクタを複数個まとめたクラスタを最小単位として管理している。クラスタより小さいサイズのファイルであってもひとつのクラスタがそのファイルのみに使用される。クラスタより大きなサイズのファイルは複数クラスタにまたがって記録される。

クラスタの位置はファイル管理データの中のＦＡＴ(File Allocation Table)領域で管理されている。ファイルはクラスタ単位に分割され、全てのクラスタについてＦＡＴが確保される。ＦＡＴには管理対象のクラスタ番号と連続する次のクラスタを管理するＦＡＴの番号が記載されている。したがって、ファイルを読み出す際はＦＡＴをたどってクラスタを集めれば元のファイルを構成できる。

図２は、媒体２上のファイル管理データのＦＡＴ部であり、ＦＡＴ ＩＤと次のＦＡＴ ＩＤで構成される。図３は、ファイル管理データのディレクトリエントリであり、ファイル名、ファイル更新時刻、ファイル更新年月日、最初のＦＡＴ ＩＤ、ファイルサイズで構成される。

新規にファイルを生成する際、アクセス速度向上の為に読書きヘッドの移動が少なくて済むように、一般的に同一ファイルのデータを格納するクラスタの位置は記憶媒体上にできるだけ連続する様に配置される。したがって、あるファイルを構成するクラスタは固まって配置されることになる。
また、一般的にファイル管理データは記憶媒体上の特定の場所に配置してある。したがって、ファイル管理データが読めれば、ファイル管理データの中にあるＦＡＴを参照することで目的のファイルを再構成することが可能となる。

次に、暗号化を含めファイルやファイル構造について様々に工夫した従来技術についていくつか紹介する。
例えば、特開平０７-１８２１１２公報（特許文献１）には、ファイル管理データを暗号化してその記録位置を通常とずらすことでファイル管理データを特定・認識できなくして、ファイルを暗号化しなくても、記憶媒体のファイルデータの機密を保護できることが開示されている。

また、特開平０７−１４０８９６公報（特許文献２）には、平文ファイルを、外部からファイルアクセスを指示される際の最も小さなデータサイズまたはそれより小さなデータサイズを単位として分割して、個々の平文ブロックをそれぞれ別々に暗号化し、生成された複数の暗号ブロックを連結して暗号文ファイルを生成することが開示されている。この場合、生成された暗号文ファイルが媒体に記録される際に、クラスタ毎にそれぞれの１つ以上の別々に暗号化された暗号ブロックが配置されることになる。これにより、部分的にファイルを編集したい時に復号・編集・暗号対象を該当する部分のブロックのみに絞ることができる。

次に、特開２００１-２９０７０７公報（特許文献３）には、平文ファイルを分割してブロック化し、ブロックを一定の法則で入れ替えることで元の平文を類推しづらくして、容易にファイルデータの機密性を確実に保護できることが開示されている。つまり、簡単な暗号である。

特開平０７-１８２１１２公報 特開平０７−１４０８９６公報 特開２００１-２９０７０７公報

ところで、特開平０７-１８２１１２公報では、ファイルには特に手が加えられていない為に、一般的にファイルを構成するクラスタが固まって記憶媒体上に配置されている。そのため、ファイル管理データを使ったＯＳのＩＯ機能を使用しない低レベルなアクセスをした場合、所望のファイルを構成するクラスタの一部が特定できれば、ファイルを構成するその他のクラスタが特定しやすくなる。即ち、ファイルを再構成しやすくなる。特開平０７−１４０８９６公報、特開２００１-２９０７０７公報等の技術も同様である。

また、低レベルなアクセスをした場合、所望のファイルがバイナリファイルであって、ファイルを構成するクラスタが特定できなくても、データの構成の特徴から暗号化されたファイル管理データと他のファイルの区別がつき、ファイル管理データを特定できてしまうので、ファイル管理データを解読されてしまえば、所望のファイルが再構成されてしまう。

このため、従来技術によれば、ファイルを構成するクラスタが固まって記憶媒体上に配置されていると、例えファイル管理データの内容がわからなくても、ファイル管理データを使ったＯＳのＩＯ機能を使用しない低レベルなアクセスをした場合、ファイルを構成するクラスタの一部が特定できれば、ファイルを構成するその他のクラスタが特定しやすくなる。即ち、ファイルを再構成されてしまう。

また、ファイル管理データが特定の場所にあるとか、ファイルとファイル管理データの区別がつきやすい等のように、ファイル管理データが特定されると、所望のファイルを構成するクラスタが特定され、ファイルを構成するその他のクラスタが特定できてしまう。

従って、本発明の目的は、ファイルを構成するクラスタを特定できなくしてファイルの再構成を防止し、これによりセキュリティを向上させたファイル管理方法を提供することにある。

本発明に係るファイル管理方法は、ファイルを記憶媒体への記録単位または記録単位以下の複数のブロックに分割して、分割したブロックを記録する媒体上の位置を決定し、その位置に分割されたブロックを配置し、ファイル管理データを記憶媒体上に記録するファイル管理方法において、分割されたブロックを記録する記憶媒体上の位置をランダムに決定し、ファイルを分割した程度に関連させてファイル管理データを複数に分割し、分割されたファイル管理データを記録する記憶媒体上の位置をランダムに決定し、分割されたファイル管理データの位置情報をファイル又はファイル管理データを記録した記憶媒体とは別の記憶媒体に記録するように構成したものである。
また、本発明は、分割したファイルやファイル管理データについて、分割されたファイルブロック及びファイル管理データブロックを暗号化するように構成したものである。
更に、本発明は、ファイル又はファイルの一部分を読み出す際、分割されたブロックを情報記憶媒体の特長によって高速に読み出しできる順番を決めて、その順番で読み出し、後にファイル又はファイルの一部分を再構成すると共に、ファイル又はファイルの一部分を書き込む際、分割されたブロックを記憶媒体の特長によって高速に書き込める書き込み順番を決め、書き込むように構成したものである。
更に、本発明は、空きＦＡＴを管理する空きＦＡＴ表を設けて、空きＦＡＴ容量によって閾値を設け、空きＦＡＴ容量が少なければ空きＦＡＴ表を用いて空きＦＡＴを検索し、空きＦＡＴ容量が多ければＦＡＴ領域をシーケンシャルに検索して空きＦＡＴを見つけるように構成したものである。
更に、本発明は、記憶媒体上のアドレス表とそのアドレスを変換したアドレス表を別に用意して、ＯＳからはこの変換したアドレスしか見えないように構成し、ＯＳが読書きを指示する場合はアドレスを変換したアドレス表を用い、ＢＩＯＳ、ドライブ内部の制御部等で記憶媒体上のアドレスに変換する。

本発明によれば、あるファイルを構成するクラスタを記憶媒体上に分散して配置することで、ファイルを構成するクラスタを特定できなくし、ファイルの再構成を防止することができる。
また、ファイル管理データを特定の場所に配置せず、ファイル管理データもファイル同様にクラスタサイズに分割して記憶媒体上に分散して配置し、ファイル管理データの記憶媒体上の位置を当該記憶媒体とは別の記憶媒体に保存することで、ファイル管理データを特定できなくして、ファイルの再構成を防止することで、セキュリティを向上することができる。

図１に本発明の概念を示す図である。
本発明は、あるファイルを構成するクラスタを記憶媒体上に分散して配置し、またファイル管理データを特定の場所に配置せず、ファイル管理データもファイル同様にクラスタサイズに分割して記憶媒体上に分散して配置し、ファイル管理データの記憶媒体上の位置を当該記憶媒体とは別の記憶媒体に保存する。

情報記憶媒体であるＨＤＤ、ＯＤＤ、半導体メモリドライブ内部にファイル・ファイル管理データの分割・暗号化・分散配置の機能を持たせる。また、ＢＩＯＳ、ドライバ、ＯＳ、アプリケーション等にファイル管理データの位置情報を情報記憶媒体とは別のメモリカード等の個人媒体に保存する機能を持たせる。

図９は、第１の実施例におけるファイル管理装置の全体構成を示す。
この種のファイル管理装置は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）である。
図９において、１はＨＤＤ（ハードディスクドライブ）のような情報記憶媒体装置、２はファイルやファイル管理データを記録する記憶媒体、例えばハードディスク媒体、４は主記憶、５は制御部、６は入出力部、７はメモリカードのような個人用の記憶媒体（以下、個人媒体という）、３はＣＰＵである。情報記憶媒体装置１は制御部８及び揮発メモリ９を有している。

利用者が個人媒体７を入出力部６に挿入すると、制御部５はそのタイミングでそれを検知して、個人媒体７中に記録されたファイル管理データの位置情報１０を情報記憶媒体装置１の制御部８に送信する。情報記憶媒体装置１の制御部８は情報記憶媒体装置１の揮発メモリ９にこれを格納し、さらに情報記憶媒体装置１の制御部８はこの位置情報１０を元に情報記憶媒体２からファイル管理データを取得・再構成して情報記憶媒体装置１の揮発メモリ９に展開する。情報記憶媒体装置１の制御部８は読書き命令を受け取ると、情報記憶媒体装置１のメモリ９上に再構成されたファイル管理データを元に、読書きするファイルのアドレスを特定する。

情報記憶媒体装置１のメモリ９上と情報記憶媒体のファイル管理データ上のファイル管理データは突然の電源断が発生する等、矛盾を生じさせない為にできるだけ同時に更新された方がよいが、リカバリの手段を講じれば同時に更新されなくてもよい。

図４は、ファイル管理データ位置１０の詳細である。
ファイル管理データもファイルと同様にＦＡＴで管理されている。ファイル管理データ特定に使用されるファイル管理データの位置情報は情報記憶媒体のフォーマット時に決定した位置情報をその後も使い続ける。もしくは、フォーマット時に決定した位置情報から変更してもよく、変更後のファイル管理データの位置情報と個人媒体上のファイル管理データの位置情報は、突然の電源断が発生する等、矛盾を生じさせない為にできるだけ同時に更新された方がよいが、リカバリの手段を講じれば同時に更新されなくてもよい。

第２の実施例では、ファイルの内容が文字情報であった場合、ファイルの内容が見える、ファイル管理データでないことがわかるなどして、所望のファイルを特定される可能性が大きくなることを避けることを目的としている。
できるだけ小さなブロックに分割し、そのブロック毎に別々の暗号キーで暗号化する。さらに、暗号キーはファイル管理データの位置情報と同様に個人媒体に格納する。

保存されるファイル又はファイルの一部はファイルとファイル管理データを判別できなくする為に暗号化する。保存されるファイルが平文の場合は、容易にファイルとファイル管理データの区別がつく。また、平文でないバイナリファイルであっても何らかの規則性の為にファイルとファイル管理データの区別がつく。ファイルとファイル管理データの区別がつき、ファイル管理データを集中的に解読され、ファイルの構成が第三者の知るところとなり、所望のファイルを集中的に解読され内容が知られてしまう。

第３の実施例では、例えば情報記憶媒体がＨＤＤの場合、ファイルブロックを媒体上に分散配置させたために、連続的に配置されている場合と比べて、読書き時の読書きヘッドの移動量が大きくなりアクセス時間が長くなる為、アクセス時間を短くすることを目的としている。

図８に情報記憶媒体上のデータ配置を示す。
この図ではＨＤＤやＯＤＤといった円盤状の媒体を用いている。媒体上には、データ１/３、データ２/３、データ３/３がある。このデータからなるファイルのファイル管理データを図２、図３に示す。ファイルを構成する順番はデータ１/３→２/３→３/３である。媒体上では、内周にデータ３/３、その外側にデータ１/３、外周にデータ２/３が配置されている。即ち、内周からデータ３/３→１/３→２/３の順番で位置されている。

ファイル又はファイルの一部分を読み出す際、分割されたブロックを情報記憶媒体の特長によって高速に読み込みできる方法で行う。
図９において、まず、読み取った情報を格納する領域を情報記憶媒体装置１のメモリ９に確保する。そして、このような円盤状の媒体の場合、読み取りヘッドの移動量を最小にして、高速な読み出しを可能にする為に、一方向即ち内周から外周、または外周から内周というように一方向に戻らずに読んでいき、ファイルを構成する順番に並ぶように領域にブロックを保存する。このようにして、ファイル又はファイルの一部分は領域上に正しい順番で再構成される。再構成されたファイル又はファイルの一部分は情報記憶媒体媒体１の制御部８により制御部５に転送される。

ファイル又はファイルの一部分を書き込む際、分割されたブロックを情報記憶媒体の特長によって高速に書き込める書き込み順番を決め、その順番で書き込む。まず、情報記憶媒体１に書き込むべきファイル又はファイルの一部分が制御部５から情報記憶媒体装置１の制御部８に送られメモリ９に格納される。このような円盤状の媒体の場合、書き込みヘッドの移動利用を最小にして、高速な読み出しを可能にする為に、一方向即ち内周から外周、または外周から内周というように一方向に戻らずに書き込みができる順番を決定する。そして、情報記憶媒体装置１のメモリ９のブロックを、決定した順番で媒体上のファイル領域に書き込んで行く。
このようにして、情報記憶媒体媒体１のメモリ９の容量が大きいほど、読み出し・書き込みヘッドの移動量が少なくて済むので高速な読書きが可能になる。

第４の実施例では、空きＦＡＴを管理する空きＦＡＴ表を用いて効率的に空きＦＡＴを管理することを目的としている。
図５、図６は、空きＦＡＴ表である。ファイルの更新や削除等で、データ量の増減がある場合、またはファイル管理データを作成・変更する場合に、ＦＡＴを取得・開放する為に使用する。空きＦＡＴ表には空き領域となっているクラスタに対応するＦＡＴが登録されている。

図５は、空きＦＡＴ取得方法を示す。空き領域を取得する際、空きＦＡＴ表からランダムにＦＡＴを選択し(a)、選択したＦＡＴをＦＡＴ表から削除する(b)。削除した箇所にはＦＡＴ表の最後に登録されているＦＡＴを移動して登録する(c)。

図６はＦＡＴ開放シーケンスを示す。使用しなくなったＦＡＴは空きＦＡＴ表の最後に登録する。もしくは、空きＦＡＴを見つける際にＦＡＴ領域をシーケンシャルにみて空きである印のついたＦＡＴを探し出す、使用しなくなったＦＡＴには空きである印をつける方法でもよい。

しかし、空きＦＡＴ容量が少ない場合、空きＦＡＴを探す為にＦＡＴ領域をシーケンシャルに検索すると見つかるまでに時間がかかるため、空きＦＡＴ表を用いた空きＦＡＴ管理が有効である。また、空きＦＡＴ容量が多い場合、ＦＡＴ領域をシーケンシャルに検索する方が空きＦＡＴ表に使用する領域が少なくて済む。このため、データの容量によって敷居値を決め、ＦＡＴ領域と空きＦＡＴ表を選択して用いると時間と領域を節約できる。

第５の実施例は、情報の記載されている盤面上のアドレスが不正に第三者に知られるのを防止することを目的とする。
図７に示すアドレス変換方法のように、情報記憶媒体上のメモリ内で情報記憶媒体上のデータのアドレス表とそれを変換したアドレス表を作成しておく。変換したアドレス表を偽造アドレス表とし、それを併用した場合を示す。

図９に示す情報記憶媒体１のメモリ９上のファイル管理データを再構成する際に、実際の盤面上のアドレスとそのアドレスに変換できる偽造アドレスを情報記憶媒体１のメモリ９上に持ち、偽造アドレスの方を参照して得たアドレスをパラメータにした読書き命令を情報記憶媒体１の制御部８が受け取り、変換表を参照して実際の盤面上のアドレスに変換して所望のデータを得る方法でもよい。このようにすることで、実際の情報記憶媒体上のアドレスを知られずに済み、セキュリティが向上する。

上述した本実施例を適用することにより、ＨＤＤ、ＯＤＤ、半導体メモリ等におけるファイル管理に際してセキュリティの向上が図れる。

本発明の一実施例によるファイル管理の概念を示す図、 ファイル管理データのＦＡＴ部を示す図、 ファイル管理データのディレクトリエントリ部を示す図、 一実施例におけるファイル管理データ位置を示す図、 一実施例における空きＦＡＴ表を示す図、 一実施例における空きＦＡＴ表を示す図、 一実施例におけるアドレス変換方法を示す図、 一実施例における記録媒体上のデータ位置を示す図、 一実施例におけるファイル管理装置の全体構成を示す図。

符号の説明

１：情報記憶媒体装置、 ２：情報記憶媒体、 ３：ＣＰＵ、
４：主記憶、 ５：制御部、 ６：入出力部、 ７：個人媒体、 ８：制御部、 ９：メモリ。

Claims (5)

1. ファイルを記憶媒体への記録単位または記録単位以下の複数のブロックに分割して、分割したブロックを記録する記憶媒体上の位置を決定し、その位置に分割されたブロックを配置し、ファイル管理データを記憶媒体上に記録するファイル管理方法において、該分割されたブロックを記録する記憶媒体上の位置をランダムに決定し、該ファイルを分割した程度に関連させて該ファイル管理データを複数に分割し、分割された該ファイル管理データを記録する記憶媒体上の位置をランダムに決定し、該分割されたファイル管理データの位置情報を、該ファイル又は該ファイル管理データを記録した記憶媒体とは別の記憶媒体に記録することを特徴とするファイル管理方法。
2. 請求項１に記載のファイル管理方法において、該分割したファイル及びファイル管理データについて、分割されたファイルブロック及びファイル管理データブロックを暗号化することを特徴とするファイル管理方法。
3. 請求項１に記載のファイル管理方法において、該ファイル又はファイルの一部分を記憶媒体から読み出す際、分割されたブロックを該記憶媒体の特長によって高速に読み出しできる順番を決めて、その順番で読み出し、後にファイル又はファイルの一部分を再構成すると共に、該ファイル又はファイルの一部分を記憶媒体に書き込む際、分割されたブロックを記憶媒体の特長によって高速に書き込める書き込み順番を決め、書き込むことを特徴とするファイル管理方法。
4. 請求項１に記載のファイル管理方法において、更に、空きＦＡＴを管理する空きＦＡＴ表を設けて、空きＦＡＴ容量によって閾値を設け、空きＦＡＴ容量が少なければ空きＦＡＴ表を用いて空きＦＡＴを検索し、空きＦＡＴ容量が多ければＦＡＴ領域をシーケンシャルに検索して空きＦＡＴを見つけることを特徴とするファイル管理方法。
5. 請求項１に記載のファイル管理方法において、さらに、該記憶媒体上のアドレス表とそのアドレスを変換したアドレス表を別に用意して、ＯＳからはこの変換したアドレスしか見えないように構成し、ＯＳが読書きを指示する場合はアドレスを変換したアドレス表を用い、ＢＩＯＳ、ドライブ内部の制御部で記憶媒体上のアドレスに変換することを特徴とするファイル管理方法。

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