JP2008141284A - スクランブラ及びこれを適用した記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録すべきデータの暗号化を容易とするスクランブラ及び，これを適用した磁気記憶装置を提供する。
【解決手段】記憶装置におけるデータの暗号化のためのスクランブラであって，複数段のシフトレジスタと，一の生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路と，前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記記憶装置を識別するドライブ番号の２進化数が設定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は，入力データをスクランブルするスクランブラ及び，これを適用した記憶装置に関する。

データのランダム化のために，スクランブラが用いられている。スクランブラは，生成多項式に対応するように，複数段の所定段の論理状態の排他的論理和を求め，これをシフトレジスタの初段に帰還する構成を有している。

そして，使用する生成多項式及び，シフトレジスタに初期設定される初期値は，固定されているか，所定の値から選択的に設定する構成であった。

例えば，スクランブラに関する従来技術として，特許文献１に記載の発明は，ＤＶＤ等の光ディスクに情報を記録する際に隣接トラックに同一形状や配置の記録信号が出現しないようにスクランブル操作を行うものである。そして，ディスクの一周のトラックをスクランブラの生成多項式を順次切り替えてスクランブル信号系列を生成している。

特許文献２に記載の発明は，データ信号の受信時の誤り検出／訂正のための符号化方式として生成多項式を任意に切り換えることを可能とする符号化演算回路に関する。

特許文献３は，画像用スクランブラに関し，受信局毎に画像情報の秘匿度を差別化する際に，乱数回路を外部に持つために不当な解読をされる危険性を有する問題回避するために，生成多項式を任意に設定する回路を集積回路に内蔵することを特徴としている。
特開２００３−１６７３８号公報 特開２００３−８４４９号公報 特開平１０−２３３８９号公報

上記いずれの従来技術においても，特許文献１，２においては，生成多項式及び設定される初期値は，固定あるいは，所定値の中から選択されるという構成であった。また，引用文献３においては，スクランブラに適用する生成多項式を任意値に設定することの示唆はあるが，スクランブラの初期値については言及がない。

したがって，引用文献１から３に記載の発明にあっては，生成多項式及び設定される初期値の選択における範囲により組み合わせ及び冗長度が低いために，暗号化として用いることができず媒体情報が容易に読み出せてしまうというものである。

したがって，本願発明の目的は，記録すべきデータの暗号化を容易とするスクランブラ及び，これを適用した記憶装置を提供することにある。

上記の課題を達成する本発明の第1の側面は，スクランブラであって，複数段のシフトレジスタと，一つの生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路を有し，前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，前記生成多項式と前記シフトレジスタに設定される初期値の少なくともいずれかが任意に設定されることを特徴とする。

上記の課題を達成する本発明の第２の側面は，記憶装置におけるデータの暗号化のためのスクランブラであって，複数段のシフトレジスタと，一の生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路を有し，前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記記憶装置を識別するドライブ番号の２進化数が設定されることを特徴とする。

上記の課題を達成する本発明の第３の側面は，磁気記憶装置におけるデータの暗号化のためのスクランブラであって，複数段のシフトレジスタと，一の生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路と，前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記磁気記憶装置のシリンダ番号（記憶媒体番号），ヘッド番号，セクタ番号の少なくともいずれかの２進化数が設定されることを特徴とする。

さらに，上記の課題を達成する本発明の第４の側面は，磁気記憶装置におけるデータの暗号化のためのスクランブラであって，複数段のシフトレジスタと，前記シフトレジスタの一の生成多項式に対応する段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路と，前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記磁気記憶装置のシリンダ番号，ヘッド番号，セクタ番号の任意の組み合わせの排他的論理和の２進化数が設定されることを特徴とする。

上記の課題を達成する本発明の第５の側面は，入力データを暗号化して記録する磁気記憶装置であって，磁気記録すべき入力データと，スクランブラによりスクランブルされたスクランブル信号との排他的論理和により暗号化データを生成する回路と，前記暗号化データを生成する回路からの暗号化データを磁気ディスクに記録する制御を行う制御部を有し，前記スクランブラは，複数段のシフトレジスタと，一の生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路と，前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記磁気記憶装置のシリンダ番号，ヘッド番号，セクタ番号の少なくともいずれかの２進化数が設定されることを特徴とする。

さらに，本発明の第６の側面は，入力データを暗号化して記録する磁気記憶装置であって，磁気記録すべき入力データと，スクランブラによりスクランブルされたスクランブル信号との排他的論理和により暗号化データを生成する回路と，前記暗号化データを生成する回路からの暗号化データを磁気ディスクに記録する制御を行う制御部を有し，前記スクランブラは，複数段のシフトレジスタと，前記シフトレジスタの一の生成多項式に対応する段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路と，前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，前記複数段のシフトレジスタの初期値として，磁気記憶装置のシリンダ番号，ヘッド番号，セクタ番号の任意の組み合わせの排他的論理和の２進化数が設定されることを特徴とする。

上記の特徴により，記録されるユーザーデータに対し，容易に高いセキュリティを担保することができる。

以下に図面に従い，本発明の実施の形態例を説明する。なお，実施の形態例は本発明の理解のためのものであり，本発明の適用は，かかる範囲に限定されるものではない。

図１は，本発明に従うスクランブラの一形態を説明する図である。

図１において，スクランブラ１は，複数段（図一の例では１１段）のシフトレジスタ１０と，任意の生成多項式に対応して，シフトレジスタ１０の所定段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路１１を有している。

排他的論理和回路１１の出力は，シフトレジスタ１０の初段（Ｓ_０）側に帰還されるように接続されている。

図１に示す例では，任意の一種類の生成多項式は，３項Ｍ系列の（Ｘ^１０＋Ｘ^８＋１）である。したがって，Ｓ₁₀とＳ_８の論理の排他的論理和が得られるように排他的論理和回路１１に接続されている。

シフトレジスタ１０には，任意の初期値が設定される。

さらに，図１において，シフトレジスタ１０の下位８段の８ビットが並列信号で排他的論理和回路２に入力される。排他的論理和回路２には，更にランダム化すべきユーザーデータ３が，８ビットの並列信号で入力される。

したがって，排他的論理和回路２でユーザーデータ３と，スクランブラ１の出力とを合算する，即ち，排他的論理和演算を行うことにより，ユーザーデータ３をランダム化することができる。

ここで，上記の任意の生成多項式として，本発明の適用において，限定されるものではないが，好ましくは，Ｍ系列(Maximum length sequence)の多項式が適用される。Ｍ系列では，論理０と１の連（連なり）が均等に現れるので，不規則性を最大限に得ることができる。

これにより，Ｍ系列多項式が用いる場合は，上記ユーザーデータ３のランダム化をより高めることができる。

かかるユーザーデータ３のランダム化を行う本発明に従うスクランブラの適用は，適用先が制限されるものではないが，一例として，記憶装置に記録するユーザーデータ３をランダム化することにより，記録データに対してより高いセキュリティを担保することが可能である。

図２は，本発明に従うスクランブラを記憶装置として磁気記憶装置に適用した例を説明する図である。

本発明に従う図１に説明したスクランブラ１は，実施例として磁気記憶装置１００に内蔵される。

図２において，磁気記憶装置１００は，周辺機器として上位ホスト装置であるコンピュータ３０に接続される。

磁気記憶装置１００は，ハードディスク等の複数枚の磁気ディスク１０１上に上位ホスト装置３０からのユーザーデータを磁気記録する。

磁気ディスク１０１は，ディスク制御部１０３によりその回転，ヘッド移動，位置決め制御等が行われる。かかる制御のための情報は，ハードディスクのジオメトリとして記録データの書込アドレス等に基づきメイン制御部１０２データ生成され，記録制御の都度，ディスク制御部１０３に送られる。

メイン制御部１０２は，データのバッファ機能と，全体制御のためのＣＰＵを有している。

ここで，ハードディスクのジオメトリとして，磁気記憶装置自体を特定するドライブ番号，あるいは，上記の制御情報に対応するヘッド番号，シリンダ番号，セクタ番号等の概念がある。

ヘッド番号は，複数枚の磁気ディスク１０１のそれぞれに対応づけられる書込・読出を行うための複数のヘッドのそれぞれを特定する番号である。

シリンダ番号は，ディスク上のトラックをその位置によって分類するための番号である。

さらに，セクタ番号は，ディスク上の各トラックを分割する単位を特定する番号である。

本発明の適用において，磁気記憶装置自体を特定するドライブ番号，あるいは，ハードディスクのジオメトリである制御情報に対応するヘッド番号，シリンダ番号，セクタ番号等の内のいずれかの任意の番号の２進数値が，初期設定値としてスクランブラ１のシフトレジスタ１０にメイン制御部１０２から供給，設定される。

なお，上記ヘッダ番号，シリンダ番号，セクタ番号は，後に説明するように上位装置であるコンピュータ３０から送られるユーザーデータを記録するディスク上のアドレスに対応してメイン制御部１０２により生成される。

シフトレジスタ１０にかかる初期設定値が設定され，順次シフトされる過程で，任意の生成多項式に対応したシフト段の論理状態の排他的論理和が排他的論理和回路１１で演算され，初段に帰還され，循環されてスクランブル信号が生成される。スクランブラ１からのスクランブル信号は排他的論理回路２に入力される。

一方，磁気ディスクに１０１に記録すべきユーザーデータが上位装置であるコンピュータ３０から送られ，排他的論理回路２に入力される。同時に，直接メイン制御部１０２に入力される。これは先に説明したようにユーザーデータの記録アドレスに基づきメイン制御部１０２でハードディスクのジオメトリを生成するためである。

排他的論理回路２でスクランブラ１からのスクランブル信号と上位装置３０からのユーザーデータが組み合わされて（排他的論理和が演算されて），ランダム化されたユーザーデータＲＵＤが生成される。

ランダム化されたユーザーデータＲＵＤは，メイン制御部１０２のバッファに一旦書き込まれる。そして，ディスク制御部１０３により書込ヘッダが制御されてアドレス位置にメイン制御部１０２のバッファから読み出されたランダム化されたユーザーデータＲＵＤが書き込まれる。

かかるランダム化されたユーザーデータＲＵＤは，スクランブル信号に対応するデスクランブル処理が行われない限り，判読することは不可能である。したがって，本発明の適用によりユーザーデータに対し，高いセキュリティを担保することができる。

ここで，本発明に従うスクランブラは，搭載される機器の小型化という観点から，半導体集積回路で形成されることは好ましい。さらに，図２に示したように，本発明に従うスクランブラを磁気記録装置であるはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）装置に適用する場合を考える。かかるＨＤＤ装置では，例えば，ＲＤＣ（リードチャネルＩＣ），ＨＤＣ（ハードディスクコントローラ），インタフェース回路等がそれぞれ個別に，あるいは一体に集積回路化が可能である。

したがって，本発明に従うスクランブラも，実施例としてＲＤＣ（リードチャネルＩＣ），ＨＤＣ（ハードディスクコントローラ），及びＣＰＵ等と伴に一体化された磁気記録再生用の集積回路として形成されることが好ましい。

さらに，上記の通り，本発明に従うスクランブラにより処理された記録信号を記録媒体から読み出し，判読可能のデータに復調するためには，本発明で設定したスクランブル条件に対応するデスクランブル処理が必要である。かかる処理のための回路は，スクランブラの構成を利用するか，並列的に同じ集積回路にデスクランブラの構成を形成して実現可能である。

（付記１）
複数段のシフトレジスタと，
一つの生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路を有し，
前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，前記生成多項式と前記シフトレジスタに設定される初期値の少なくともいずれかが任意に設定される，
ことを特徴とするスクランブラ。

（付記２）
付記１において，
前記シフトレジスタに任意の初期値が設定されることを特徴とするスクランブラ。

（付記３）
付記１又は，２において，
前記一の生成多項式がＭ系列の生成多項式であることを特徴とするスクランブラ。

（付記４）
記憶装置におけるデータの暗号化のためのスクランブラであって，
複数段のシフトレジスタと，
一の生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路を有し，
前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，
前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記記憶装置を識別するドライブ番号，前記記憶装置のシリンダ番号，ヘッド番号，セクタ番号の少なくともいずれかの２進化数またはこれら任意の組み合わせの排他論理和２進化数が設定される，
ことを特徴とするスクランブラ。

（付記５）
付記４において，
前記一の生成多項式が，Ｍ系列の生成多項式であることを特徴とするスクランブラ。

（付記６）
入力データを暗号化して記録する記憶装置であって，
磁気記録すべき入力データと，スクランブラによりスクランブルされたスクランブル信号との排他的論理和により暗号化データを生成する回路と，
前記暗号化データを生成する回路からの暗号化データを磁気ディスクに記録する制御を行う制御部を有し，前記スクランブラは，
複数段のシフトレジスタと，
一の生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路と，
前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，
前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記記憶装置のシリンダ番号，ヘッド番号，セクタ番号の少なくともいずれかの２進化数またはこれらの任意の組合せの排他論理和の２進化数が設定される，
ことを特徴とする記憶装置。

（付記７）
付記６において，
前記一の生成多項式が，Ｍ系列の生成多項式であることを特徴とする磁気記憶装置。

（付記８）
複数段のシフトレジスタと，
一つの生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路を有し，
前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，前記生成多項式と前記シフトレジスタに設定される初期値の少なくともいずれかが任意に設定されるスクランブラを有する，
半導体集積回路。

（付記９）
付記８において，
信号を記憶媒体に記録するための信号処理を行う記録回路を更に有することを特徴とする半導体集積回路。

本発明に従うスクランブラの一形態を説明する図である。 本発明に従うスクランブラを適用した磁気記憶装置を説明する図である。

符号の説明

１ スクランブラ
２，１１ 排他的論理和回路
３ ユーザーデータ
１０ シフトレジスタ
３０ 上位装置
１００ 磁気記憶装置
１０１ 磁気ディスク
１０２ メイン制御部
１０３ ディスク制御部

Claims (5)

1. 複数段のシフトレジスタと，
   一つの生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路を有し，
   前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，前記生成多項式と前記シフトレジスタに設定される初期値の少なくともいずれかが任意に設定される，
   ことを特徴とするスクランブラ。
2. 記憶装置におけるデータの暗号化のためのスクランブラであって，
   複数段のシフトレジスタと，
   一の生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路を有し，
   前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，
   前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記記憶装置を識別するドライブ番号，前記記憶装置のシリンダ番号，ヘッド番号，セクタ番号の少なくともいずれかの２進化数またはこれら任意の組み合わせの排他論理和２進化数が設定される，
   ことを特徴とするスクランブラ。
3. 入力データを暗号化して記録する記憶装置であって，
   磁気記録すべき入力データと，スクランブラによりスクランブルされたスクランブル信号との排他的論理和により暗号化データを生成する回路と，
   前記暗号化データを生成する回路からの暗号化データを磁気ディスクに記録する制御を行う制御部を有し，前記スクランブラは，
   複数段のシフトレジスタと，
   一の生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路と，
   前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，少なくとも前記一の生成多項式が任意の生成多項式であり，
   前記複数段のシフトレジスタの初期値として，前記記憶装置のシリンダ番号，ヘッド番号，セクタ番号の少なくともいずれかの２進化数またはこれらの任意の組合せの排他論理和の２進化数が設定される，
   ことを特徴とする記憶装置。
4. 複数段のシフトレジスタと，
   一つの生成多項式に対応する前記シフトレジスタの段の論理の排他的論理和を求める排他的論理和回路を有し，
   前記排他的論理和回路の出力を前記シフトレジスタの初段に帰還するように構成され，前記生成多項式と前記シフトレジスタに設定される初期値の少なくともいずれかが任意に設定されるスクランブラを有する，
   半導体集積回路。
5. 請求項４において，
   信号を記憶媒体に記録するための信号処理を行う記録回路を更に有することを特徴とする半導体集積回路。

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