JP2010049559A - 記憶装置及び記録再生システム - Google Patents

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Abstract

【課題】暗号化されたデータを不揮発性メモリに記録した際に、暗号化データに１ビットのエラーが生じた場合でも、暗号化復号化した際に多ビットエラーとなってエラーの影響が拡大するのを防止することが可能な記憶装置及び記録再生システムを提供することである。
【解決手段】記憶装置２Ａは、暗号復号化部２２と、不揮発性メモリ２１と、暗号化部２３とを備えている。暗号復号化部２２は、外部から入力される暗号化データＤ1を復号化する。不揮発性メモリ２１は、暗号復号化部２２で復号化されたデータＤ2を記録する。暗号化部２３は、不揮発性メモリ２１から読み出された復号化データＤ2を暗号化して出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、記憶装置及びこれを用いた記録再生システムに関するものである。
従来、データをエラーから保護する先行技術として、ユーザデータが暗号化された形式で記憶媒体に記憶される場合に、ユーザデータをどのように処理すべきか指定する処理情報をリードコマンド又はライトコマンドに加え、ユーザデータを出力する前にユーザデータを復号化するか、記憶媒体にユーザデータを書込む前にユーザデータを暗号化するように、その処理情報に従ってユーザデータを処理することが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
また、数ビットのエラーが発生すると、エラーが発生したビット位置以降のデータの解凍復元ができなくなることを利用して、圧縮データに対してビットエラーを付加することで解凍キーが無い場合の不正な復元の難易度を高め、データの保護強度を高める技術が提案されている(例えば、特許文献２参照)。
さらに、記憶部で記憶させるデータを暗号化キーを用いて暗号化しておくとともに、記憶部から暗号化されたデータを読み出した際に、暗号化に用いた暗号化キーによって復号化を行って復号化されたデータを出力する。これによって、暗号化キーを用いて暗号化前のデータを正しく復号化することができる一方、記憶部から誤ったデータが読み出された場合には、暗号化キーを用いて暗号化前のデータを正しく再現できず、正当でないデータが読み出されたことを検出し、それによって正当ではないデータの出力を禁止することで、正当なデータのみを出力可能とする技術が開示されている(例えば、特許文献３参照)。
しかしながら、何れの特許文献にも、例えば著作権保護のために暗号化されたデータを不揮発性メモリに記録し、その記録した状態で暗号化データに１ビットのエラーが生じた場合、暗号化復号化の際に多ビットエラーとなってエラーの影響が拡大するのを防止できるものではなかった。
特表２００５−５０５８５３号公報 特開２００４−４８２５６号公報 特開２００６−１３５８１５号公報
そこで、本発明は上記の問題に鑑み、例えば著作権保護のために暗号化されたデータを不揮発性メモリに記録した際に、暗号化データに１ビットのエラーが生じた場合でも、暗号化復号化した際に多ビットエラーとなってエラーの影響が拡大するのを防止することが可能な記憶装置及び記録再生システムを提供することを目的とするものである。
本発明一態様によれば、外部から入力される暗号化データを復号化する暗号復号化部と、前記暗号復号化部で復号化されたデータを記録する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリから読み出された復号化データを暗号化して出力する暗号化部と、を具備したことを特徴とする記憶装置が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、前記記憶装置と、前記記憶装置から出力された暗号化データを入力し、復号化しかつ再生して出力するホスト側コントローラとを含み、前記ホスト側コントローラは、入力したデータの暗号化方式を前記記憶装置に通知する手段を備えたことを特徴とする記録再生システムが提供される。
本発明によれば、暗号化データに１ビットのエラーが生じた場合にも、暗号化復号化した際に多ビットエラーとなってエラーの影響が拡大するのを防止することが可能な記憶装置及び記録再生システムを提供することができる。
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図４及び図５は本発明の関連技術の記録再生システム(例えばオーディオプレーヤ)を説明する図であって、図４はエラー発生が無い場合の処理概念を示す図、図５は１ビットエラー発生が有る場合の処理概念を示す図である。
これらの図で、符号１は音楽データの圧縮方式として例えばＭＰ3やＡＡＣと呼ばれる圧縮方式を用いたときのオーディオプレーヤを示している。オーディオプレーヤ１に供給される音楽データは、データ圧縮されかつ著作権保護のために暗号化されたデータである。
オーディオプレーヤ１は、不揮発性メモリ２１(例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリ)を含む記憶装置２と、暗号復号化部３１及びオーディオデコード部３２を含むホスト側コントローラ３とを備えている。オーディオプレーヤ１には、音楽等の音声信号を聴くためのヘッドホン又はイヤホンが接続している。
不揮発性メモリの一例としてのＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１でエラー発生が無い場合は、図４に示すようにダウンロード等により外部入力する暗号化データは記憶装置２内のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１に記録され、聴取時に記憶装置２から読み出されて、ホスト側コントローラ３内の暗号復号化部３１で暗号化データが復号された後、オーディオデコード部３２で圧縮コーデックが復調されてオーディオ再生データとして出力される。暗号復号化部３１では暗号化が解除され、オーディオデコード部３２では圧縮が解凍されることになる。
ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１で１ビットエラー発生が有る場合は、図５に示すようにダウンロード等により外部入力する暗号化データＤ1は記憶装置２内のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１に記録され、１ビットエラーｅ1が発生するとその状態で聴取時に記憶装置２から読み出される。この状態では、記憶装置２からの出力される暗号化データＤ1も１ビットエラーとなっているが、ホスト側コントローラ３内の暗号復号化部３１で暗号化データＤ1が復号されると多ビットエラーｅ4(例えば１６ビット)となってエラーが拡大され、オーディオデコード部３２で圧縮コーデックが復調されたときにはオーディオ再生データＤ3には大きな狂い(符号ｅ5にて示す)が生じる。
このため、再生アプリケーションが音楽、画像等のマルチメディア圧縮ファイルの再生を行う場合に、１ビットエラーであれば影響が少なく補正が可能であるものが、補正の能力を超えた大きなエラーとして見えることになってしまう。これは、記憶装置内では１ビットのエラーしか起きていないにもかかわらず、再生システム全体としては大きなエラーが発生したものとして扱われてしまうことになり、再生コンテンツの質を低下させる要因になっている。
以下の本発明の実施形態では、記憶装置２の外部インターフェイス上に流れるデータは暗号化されたものとして入力され、記憶装置２内に設けた暗号復号化部２２で暗号を復号化し、記録素子であるＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１への記録を行うことで、記録素子上に生じた１ビットのエラーが読み出し時には新たに設けた暗号化部２３を通して記憶装置２から出力された後、ホスト側コントローラ３内の暗号復号化部３１で暗号復号化された後１ビットエラーのままのデータとして顕れるシステムを提供するように構成したものである。このように関連技術では再生側のホスト側コントローラ３内のみに存在していた暗号復号化機能を本発明の実施形態では記憶装置２の内部にも設けるようにしている。
図１は本発明の一実施形態の記録再生システムの処理概念を示す構成図である。図１は１ビットエラーの発生が有る場合の処理概念を示している。図４及び図５と同一の機能を有する部分には同一符号を付してある。
図１において、記録再生システムとしてのオーディオプレーヤ１Ａは、記憶装置２Ａと、ホスト側コントローラ３とを備えている。
記憶装置２Ａは、不揮発性メモリの一例としてのＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１のほかに、暗号復号化部２２及び暗号化部２３を備えている。
暗号復号化部２２は、入力した暗号化データＤ1を復号化して(つまり、暗号化データの暗号を解除して平分化して)復号済みデータＤ2としてＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１へ出力する機能を有している。
暗号化部２３は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１から読み出した復号化データＤ2を暗号化して暗号化データＤ1としてホスト側コントローラ３へ出力する機能を有している。
ホスト側コントローラ３は、図４及び図５と同様に、暗号復号化部３１とオーディオデコード部３２とを備えている。暗号復号化部３１は上述の暗号復号化部２２と全く同じ機能を有している。暗号復号化部３１では暗号化が解除され、オーディオデコード部３２では圧縮が解凍される。
ホスト側コントローラ３内の暗号復号化部３１で暗号化データＤ1が復号された後、オーディオデコード部３２で圧縮コーデックが復調されてオーディオ再生データＤ3として出力される。
図１においては、外部から入力される暗号化データＤ1は記憶装置２Ａ内の暗号復号化部２２で復号化されて復号済みデータＤ2とされた後、記憶装置２Ａ内のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１に記録される。ここで、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１で１ビットエラーｅ1を生じると、データ読出し時に記憶装置２Ａから出力される復号化データＤ2は暗号化部２３で暗号化を受けるために多ビットエラーｅ2となって拡大するが、ホスト側コントローラ３内の暗号復号化部３１で暗号復号化が行われるので１ビットエラーｅ1に回復し、オーディオ再生データＤ3には軽微な影響(符号ｅ3にて示す)しか顕れない。
本発明の一実施形態によれば、記憶装置２内で復号化したデータを記録素子に記録する記憶装置とすることにより、暗号復号化を行った後のエラー拡大が生じない記録再生システムが実現できる。また、記憶装置２Ａは１チップ又は１パッケージとして製造され、かつ復号化暗号化操作は記憶装置２の内部で行われるために記憶装置２から復号済みのデータが流出することもない。
図２及び図３は図１における記憶装置の物理概念の構成図を示している。図２は図１における暗号復号化部と暗号化部をＭＰＵのソフトウェアで実現した場合の物理概念を示しており、図３は図１における暗号復号化部と暗号化部をＤＳＰのハードウェアで実現した場合の物理概念を示している。図２及び図３で同一の機能を有する部分には同一符号を付してある。
図２及び図３のいずれの図においても、記憶装置２Ａは、物理的には、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリとしてのＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１と、そのメモリコントローラ２９Ａ又は２９Ｂで構成されている。
図２に示すメモリコントローラ２９Ａは、誤り訂正回路(以下、ＥＣＣ)２４-1を含み、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１とメモリコントローラ２９Ａ間でインターフェースとして機能するフラッシュメモリインターフェース(以下、フラッシュメモリＩ/Ｆ)２４と、フラッシュメモリＩ/Ｆ２４及び後述のホストＩ/Ｆ２８を制御する機能を有し、かつ図１に示したような暗号復号化部２２と暗号化部２３と同様な暗号復号化処理機能と暗号化処理機能とを有したマイクロプロセッサユニット(以下、ＭＰＵ)２５Ａと、フラッシュメモリＩ/Ｆ２４とＭＰＵ２５Ａ間に配設されて、平分データＤ2(暗号化が解かれたデータ)を一時保持するバッファＲＡＭ２６と、メモリコントローラ２９Ａに配設されて、ホスト側コントローラ３とメモリコントローラ２９Ａとの間のインターフェースとして機能するホストインターフェース(以下、ホストＩ/Ｆ)２８と、ＭＰＵ２５ＡとホストＩ/Ｆ２８との間に配設されて、暗号化データＤ1を一時保持するバッファＲＡＭ２７と、を備えている。
図２の構成において、暗号復号化部２２の暗号復号化処理機能と、暗号化部２３の暗号化処理機能と、図１に示したホスト側コントローラ３内の暗号復号化部３１とは、複数の暗号化方式による暗号化処理又は暗号復号化処理の機能を備えていて、図示しないホスト側コントローラ３から各種の暗号化データ(例えばビット数の異なる複数の暗号化方式、特定の暗号化方式であってもバージョンの異なる複数の暗号化方式、開発者の異なる複数の暗号化方式など)のうちのどの暗号化方式のデータが入力しても、暗号復号化部２２と暗号化部２３と暗号復号化部３１とで共通に用いることができる１つの暗号化方式を選択して(或いは切り替えて)暗号化及び復号化を行うことが可能となる。従って、オーディオプレーヤ１を使用する際には、ホスト側コントローラ３に入力した暗号化方式をホスト側コントローラ３から記憶装置２にコマンドの１つとして或いはデータの一部に含めて通知するようにする。ホスト側コントローラ３から暗号化方式を記憶装置２に通知する手段を有している記録再生ステムとすることによって、複数の暗号化符号化データに対しての記憶装置２内での復号化記録が可能となる。
さらに、ＭＰＵソフトウェアでプログラマブルな暗号化方式を備えた記憶装置とすることによって、記憶装置設計時、製造時には未確定であった暗号符号化方式への対応が可能となる。また、記憶装置設計時、製造時には既知の暗号化方式であった場合でも、ハードウェアコスト増を伴わずに多数の暗号化方式に対応することが可能となる。
図３に示すメモリコントローラ２９Ｂは、ＥＣＣ２４-1を含み、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ２１とメモリコントローラ２９Ｂ間でインターフェースとして機能するフラッシュメモリＩ/Ｆ２４と、暗号復号化部２２としてのデジタルシグナルプロセッサ(以下、ＤＳＰ)と、暗号化部２３としてＤＳＰと、フラッシュメモリＩ/Ｆ２４とＤＳＰ２２及び２３との間に配設されて、平分データＤ2(暗号化が解かれたデータ)を一時保持するバッファＲＡＭ２６と、メモリコントローラ２９Ｂに配設されて、ホスト側コントローラ３とメモリコントローラ２９Ｂとの間のインターフェースとして機能するホストＩ/Ｆ２８と、フラッシュメモリＩ/Ｆ２４，ホストＩ/Ｆ２８及びＤＳＰ２２及び２３を制御する機能を有したＭＰＵ２５と、を備えている。
図３の構成において、暗号復号化部２２としてのＤＳＰと、暗号化部２３としてのＤＳＰと、図１に示したホスト側コントローラ３内の暗号復号化部３１とは、複数の暗号化方式による暗号化処理又は暗号復号化処理の機能を備えていて、図示しないホスト側コントローラ３から各種の暗号化データ(例えばビット数の異なる複数の暗号化方式、特定の暗号化方式であってもバージョンの異なる複数の暗号化方式、開発者の異なる複数の暗号化方式など)のうちのどの暗号化方式のデータが入力しても、暗号復号化部２２と暗号化部２３と暗号復号化部３１とで共通に用いることができる１つの暗号化方式を選択して(或いは切り替えて)暗号化及び復号化を行うことが可能となる。従って、オーディオプレーヤ１を使用する際には、ホスト側コントローラ３に入力した暗号化方式をホスト側コントローラ３から記憶装置２にコマンドの１つとして或いはデータの一部に含めて通知するようにする。ホスト側コントローラ３から暗号化方式を記憶装置２に通知する手段を有している記録再生ステムとすることによって、複数の暗号化符号化データに対しての記憶装置２内での復号化記録が可能となる。
さらに、ＤＳＰでプログラマブルな暗号化方式を備えた記憶装置とすることによって、記憶装置設計時、製造時には未確定であった暗号符号化方式への対応が可能となる。また、記憶装置設計時、製造時には既知の暗号化方式であった場合でも、ハードウェアコスト増を伴わずに多数の暗号化方式に対応することが可能となる。
以上述べた本発明によれば、暗号化データに１ビットのエラーが生じた場合にも、暗号化復号化した際に多ビットエラーとなってエラーの影響が拡大するのを防止することが可能な記憶装置及び記録再生システムを実現することができる。
本発明の一実施形態の記録再生システムの処理概念であって、１ビットエラーの発生が有る場合を示す構成図。 図１における記憶装置の物理概念であって、暗号復号化部と暗号化部をＭＰＵのソフトウェアで実現した場合を示す構成図。 図１における記憶装置の物理概念であって、暗号復号化部と暗号化部をＤＳＰのハードウェアで実現した場合を示す構成図。 本発明の関連技術の構成でエラー発生が無い場合の処理概念を示す図。 本発明の関連技術の構成で１ビットエラー発生が有る場合の処理概念を示す図。
符号の説明
１Ａ…オーディオプレーヤ(記録再生システム)
２Ａ…記憶装置
３…ホスト側コントローラ
２１…ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ(不揮発性メモリ)
２２…暗号復号化部
２３…暗号化部
３１…暗号復号化部
３２…オーディオデコード部

Claims (5)

  1. 外部から入力される暗号化データを復号化する暗号復号化部と、
    前記暗号復号化部で復号化されたデータを記録する不揮発性メモリと、
    前記不揮発性メモリから読み出された復号化データを暗号化して出力する暗号化部と、
    を具備したことを特徴とする記憶装置。
  2. 前記暗号復号化部と前記暗号化部は、複数の暗号化方式を備えたことを特徴とする請求項１に記載の記憶装置。
  3. 前記暗号復号化部と前記暗号化部は、プログラマブルな暗号化方式を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の記憶装置。
  4. 前記暗号復号化部と前記暗号化部は、ＭＰＵのソフトウェア又はＤＳＰのハードウェアで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の記憶装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の記憶装置と、
    前記記憶装置から出力された暗号化データを入力し、復号化しかつ再生して出力するホスト側コントローラとを含み、
    前記ホスト側コントローラは、入力したデータの暗号化方式を前記記憶装置に通知する手段を備えたことを特徴とする記録再生システム。
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