JP2010176399A - Ｎａｎｄ型フラッシュメモリデバイス及びｎａｎｄ型フラッシュメモリのデータ消去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】情報機器等においてファイルシステムでデータ管理されるＮＡＮＤ型フラッシュメモリの記憶データを高速に、かつ、完全に消去し、データの漏洩を防止することができるＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス、並びにＮＡＮＤフラッシュメモリのデータ消去方法の提供。
【解決手段】ＮＡＮＤ型フラッシュメモリに情報機器のユーザデータを記録するパーティションを設けておくとともに、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイスのプロセッサが、ホストから発行された、コマンドコードと前記パーティションの消去対象領域の先頭セクタアドレスとセクタ数からなる消去コマンドを解釈して、前記パーティションに記憶されている全データを消去する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス及びＮＡＮＤ型フラッシュメモリのデータ消去方法に関する。

近年、パーソナルコンピュータや複写機などの情報機器の記憶装置として、従来から使用されているハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の代わりに、フラッシュメモリ、取り分け、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを用いたソリッドステイトドライブ（ＳＳＤ）が注目されている。

ハードディスクドライブをパーソナルコンピュータなどに接続してファイルを管理する際にはファイルシステムが使われる。ハードディスクドライブに記録される情報は、記録したデータを管理するためのメタデータと、ユーザデータ本体の２つの領域に分けて記録されている。ユーザデータの有効／無効はこのメタデータの情報によって判断される。ハードディスクドライブを取り扱うオペレーティングシステム（ＯＳ）には、ユーザデータ本体を消去するためのコマンドが用意されていないため、ユーザデータの消去は、このメタデータの情報のデータ有効／無効の部分のみを、有効から無効に書き換えることにより行われる。この状態では、見かけ上はユーザデータが消去されたとしても、ユーザデータ本体はそのまま残っており、ユーザデータ本体は、新しい情報が上書きされた時に初めて消去される。それ故に、ハードディスクドライブを使用している情報機器は、譲渡や破棄の際に、情報機器内に残留しているデータが流出して悪用されトラブルに発展するという問題がある。斯かる事態を防止するために、情報機器を破壊したり、特殊な消去方法を用いてデータを解読不能にするなどの対策を行っている。

特に、プリンタ、スキャナ、ファクシミリ、複写機、及びこれらを統合したマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）などの情報機器では、印刷後にデータを完全に消去するための特殊な処理を行って情報漏洩を防止している。例えば、ハードディスクドライブ消去用ソフトウェアを用いて、無意味なデータの書き込みを行う方法である。ところが、ハードディスクドライブはデータを記録する際に、ドライブの回転等による振動によって、磁気ヘッドと磁性体面とにずれが生じ、残留磁気が発生することがある。

この場合、特殊な読み取り装置を使えば、この残留磁気を読み取って解読ができてしまう。このため、ＮＡＳ規格の特殊なデータパターン（ランダムデータ２回、“００”パターン１回）の書き込み方法を採用し、判読できないようにしている事例もある。しかし、このような無意味なデータを書き込む方式は、記憶容量が大きければそれだけ多くの時間を要する。特にマルチファンクションプリンタのように、一度に多くのタスクを連続処理しなければならない場合は問題である。そのため、本出願人は、情報漏洩防止の必要がある情報機器に搭載されているハードディスクドライブを、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを用いたソリッドステイトドライブ（ＳＳＤ）に代替して使用することを提案している。

（従来技術の問題点）
ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを用いたソリッドステイトドライブでは、残留磁気という問題がないため、特殊なデータパターンを書き込む必要がない。しかしながら、上記のように、ハードディスクドライブを取り扱うオペレーティングシステムには、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリのようなブロック単位でデータを消去するための消去コマンド（ｅｒａｓｅコマンド）が標準では用意されていない（消去”とは、セルに蓄積している電荷を除去することをいう）。したがって、ハードディスクをソリッドステイトドライブに置き換えた場合、実際にデータを判読できないようにするために、ｗｒｉｔｅコマンドによってブロックデータを書き換えることはできるものの（上記の通り無意味なデータとかＡＬＬ“０”の書き込み）、データの消去を実行することはできない。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおけるｗｒｉｔｅコマンドによるブロックデータの書き換えは、消去コマンドによるブロックデータの消去に比して膨大な時間がかかる。

仮にホストから消去コマンドを発行できるようにしても、ファイルシステムの問題がある。すなわち、上記情報機器では、ハードディスクのデータをＦＡＴ（ファイルアロケーションテーブル）ファイルシステムやＮＴＦＳで管理している。このためハードディスクをソリッドステイトドライブに置き換えた場合でも、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおけるデータの記憶は、パーティションで管理される特定領域においてファイル単位で行われることになる。マルチファンクションプリンタなどの情報機器におけるユーザデータ、例えば、イメージリーダで撮像したプリントデータのように機密性の高いデータも同様である。斯かるファイルデータに対しては、ブロック単位でデータを消去する消去コマンドは発行できず、仮に判読不能にしようとする場合は、上記の通り、多くのブロックに対してデータの書き換えが必要になる。またその度にフラグメンテーションが発生し、デフラグメンテーションの必要が生じる。これはＮＡＮＤ型フラッシュメモリの寿命を短縮することになる。

特開２００８−１７６６０６号公報

上記の問題を鑑み、本発明が解決すべき課題は、情報機器等においてファイルシステムでデータ管理されるＮＡＮＤ型フラッシュメモリのデータを、多くの時間を要するデータの書き換えに依るのではなく、高速にかつ完全に消去することにより漏洩防止する、新規なＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス及びＮＡＮＤ型フラッシュメモリのデータ消去方法の提供にある。

上記課題解決のため、本発明は、請求項記載の新規な特徴的構成を採用する。

以上述べたように、本発明によれば、ホスト１からＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２へ、消去対象パーティションの先頭セクタアドレスとセクタ数、若しくは先頭セクタアドレスと終了セクタアドレスを指定する消去コマンドを発行し、デバイスのプロセッサ２３は、該コマンドで特定される領域を構成しているブロックデータを、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリに対して消去コマンドを用いて消去するので、ファイルシステムを採用するマルチファンクションプリンタなどの情報機器における機密性の高い大量のデータを、高速かつ完全に消去し、その漏洩防止することができる。また、ユーザが必要に応じて消去コマンドを発行できるので、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの寿命を短縮させることがなく、本システムを搭載した情報機器を譲渡、廃棄する際に、残留データの漏洩を有効に防止することができる。

本発明の実施形態に係るフラッシュメモリシステムの基本構成例である。 本発明の実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの論理領域構成例である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明するが、本発明は特許請求の範囲内において種々の形態を採ることができ、下記実施形態に限定されないことはいうまでもない。

（システム基本構成）
図１は、本発明の実施形態に係るフラッシュメモリシステムの基本構成例である。図１に示すように、本発明のシステム（請求項のフラッシュメモリデバイスシステムに相当）は、ホスト１と、該ホスト１のメディアアクセス対象であるＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２とからなる。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２は、データを格納するＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０と、ホスト１からの命令に基づき、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０にデータの書き込みや読み出しを実行する制御部２０を有する。

制御部２０は、ホスト１からコマンドを受け取るデバイスインターフェース２１と、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０に対して所定のコマンドプロトコルに従ってコマンドを発行するフラッシュメモリインターフェース２２と、プロセッサ２３と、デバイスインターフェース２１とフラッシュメモリインターフェース２２とプロセッサ２３とに接続されるバッファ２４と、プロセッサ２３がアクセス可能なＲＡＭ２５とを有する。プロセッサ２３は、その制御プログラムであるファームウエア２３１を有する。プロセッサ２３は、ホスト１から消去コマンドが発行されると、ファームウエア２３１によって本発明のデータ消去を実行する。

本発明のＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２は、例えば、パーソナルコンピュータ、又は、プリンタやスキャナ、複写機などを統合したマルチファンクションプリンタに搭載されているハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の代替として使用され得る。この場合、ホスト１との間のデバイスインターフェース２１は、ＩＤＥインターフェースやシリアルＡＴＡインターフェースで構成される。またＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２は、ホスト１に装着して使用されるUSBメモリで構成してもよい。

（NAND型フラッシュメモリ３０の論理領域）
図２は、本発明の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリ３０の領域例である。この領域は、ホスト１からアクセスすることのできるＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２の領域である。これはアドレス空間であり、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０が複数で構成されていても、ホスト１からは１つのアドレス空間として見ることができる。図示するように、NAND型フラッシュメモリ３０には、システムに電源が投入されたとき、ホスト１から最初に読み出されるＭＢＲ（マスターブートレコード）が、論理ブロック番号“０”に記憶されている。その他、パーティションが、パーティション番号“０”から“３”まで設定されている。この領域は基本領域である。

ＭＢＲには、ホスト１がＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２にアクセスするために必要なデータが記録されているパーティションテーブル４１１と、ブートローダ４１２が記録されている。ＭＢＲは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）のオペレーティングシステムなどで一般的に使用されているものである。パーティションテーブル４１１には、設定されているパーティションの数や、各パーティションの開始位置・終了位置（セクタアドレス）、パーティションのＩＤ、アクティブパーティションか否かを示す“ブート識別子”、ファイルシステムの種類を示す“システムＩＤ”、ディスク先頭からのパーティションまでの距離を表す“オフセット”、パーティション容量を表す″総セクタ数”の情報などが記録される。なおパーティションとは、ホスト１側から見えるＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２のアドレス空間を分割したものであり、ハードディスクドライブで用いられるパーティションの概念と同じで、ホスト１から論理ドライブとして認識され得るものである。

システムに電源が投入されると、ホスト１側に用意されている不図示のブートストラップが、ホスト1側にＭＢＲ（パーティションテーブル４１１の情報及びブートローダ４１２）を読み込み、これによりブートローダ４１２はパーティションテーブル４１１に書き込まれている情報に基づき、パーティション“１”に格納されているオペレーティングシステム４２を、不図示のシステムメモリにロードし、システムを起動する。システムメモリは、ホスト１がアクセス可能なＤＲＡＭで構成することができる。

ところで、周知の通り、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリでは、各論理ブロックは物理ブロックと対応付けされており、その関係は、論理ブロック−物理ブロック変換テーブルで管理される。本実施形態例では、１論理ブロックに対し、一つの物理ブロックが対応つけされており、１物理ブロックは６４ページで構成され、１ページが４セクタで構成されている。

また、パーティション“０”は、論理ブロック番号“１”から“９９”で構成されている。図示しないが、パーティション“０”と同様に、パーティション“１”乃至パーティション“３”（拡張領域）もその必要な容量に応じて、複数の論理ブロックで構成される。各パーティションの境界は、必ずしも各ブロック境界に一致する必要はなく、ブロックの途中のページ、あるいはページの途中のセクタで区切ってもよい。最小、セクタ単位で区切ることができる。

尚、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０には、管理領域を構成する物理ブロック、予備ブロックを構成する物理ブロックがあるが、これら物理ブロックは論理ブロックと対応付けされないため、ホスト１からは不可視である。したがって、ホスト１から見たアドレス空間には存在しない。またＭＢＲ記憶領域４１には、上記説明した内容の他、システムを起動するときに必要となる他のデータを記憶することができるが、本発明の説明上、特に必要がないので図２では便宜上割愛している。

（パーティションの用途）
上記分割されたパーティションはそれぞれ使用目的が割り当てられており、使用目的に応じたデータが格納されている。パーティション“０”は、オペレーティングシステム（ＯＳ）４２０を格納するための領域である。パーティション“１”は、本システムを搭載している情報機器が各種制御を実行するためのアプリケーションプログラム４３０を格納している。例えば、マルチファンクションプリンタを例に挙げると、この領域にはマルチファンクションプリンタが使用するアプリケーションプログラムが格納される。パーティション“２”は、データ漏洩防止のために消去が必要なユーザデータ４４０を格納するための領域であり、例えば、マルチファンクションプリンタにおいて、プリントする際に撮像されたイメージデータ（ファイルデータ）はこの領域に格納される。パーティション“３”は、オペレーティングシステム４２０のバックアップデータ４５０などを格納するための領域である。各パーティションの容量は使用目的に応じて割り当てることができ、パーティションの数も情報機器の使用目的に応じて決めることができる。また、オペレーティングシステム４２０やアプリケーションプログラム４３０、秘匿性のあるユーザデータ４４０をどのパーティションに格納するかは、ユーザやシステム提供者が自由に決めることができる。

プロセッサ２３はＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０に対して、消去対象ブロックを指定する消去コマンドを発行し、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０内部では、指定されたブロックのセルに蓄積されていた電荷を除去し、データを消去する。

（パーティションの消去方法例１）
本発明の実施形態に係るパーティションのデータ消去方法例１について説明する。ホスト１は、該ホスト１が持つインターフェースとデバイスインターフェース２１を介して、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２に対し消去コマンドを発行するが、この場合、まず、ＭＢＲのパーティションテーブル４１１の情報に基づいて、消去対象のパーティション番号に対応する先頭セクタアドレスと終了セクタアドレスを指定した消去コマンドをＮＡＮＤフラッシュメモリデバイス２に発行する。

ＮＡＮＤフラッシュメモリデバイス２が消去コマンドを受けると、コマンドで指定された消去対象のパーティションの先頭セクタアドレスが、その先頭セクタアドレス（論理ブロック）に対応する物理ブロックの先頭セクタであるか判断する。ｙｅｓであれば、次に、記載されている終了セクタアドレスが、その終了セクタアドレス（論理ブロック番号）に対応する物理ブロックの最終セクタであるか判断する。ｙｅｓであれば,当該パーティションは、複数の物理ブロックの集合で構成されていることが分かる。この場合プロセッサ２３は、段落００２１で述べた消去コマンドを、ＮＡＮＤメモリインターフェース２２を介してＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０に、消去対象となる全物理ブロック分発行することにより，ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０内部で、指定された物理ブロックのセルに蓄積されていた電荷の除去が実行され、書き込まれていたデータが完全に消去される。消去対象となる物理ブロック番号が連続している場合は、一の消去コマンドで纏めて消去指定することができる。

前述したように、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ３０の消去はブロック単位で行われる。そのため、パーティションの最初/及び又は最後の境界がブロックの途中に存在する場合は、そのパーティションの境界となっているブロックには消去コマンドを発行することはできない。消去対象となっていないパーティションのデータを消去してしまうからである。この点、パーティションはブロックのセクタ単位で区切ることができるため、当該ブロックのどの範囲が消去範囲でどの範囲が消去範囲でないかは、指定された論理セクタアドレスにより判断することができる。このような場合は、消去対象となるブロック内の消去対象でないデータ（別のパーテションのデータ）を空きブロック（データが何も書き込まれていない更のブロック）に書き換えて、元のブロックを消去するといった２段階の動作を行うことで、ブロック内の指定されたパーティションデータのみを有効に消去することができる。

具体的に説明すると、消去対象パーティションが物理ブロックの途中で開始されている場合は、その最初のブロックの、消去してはいけないデータを一旦ＮＡＮＤメモリの外に読み出し、そのデータを空きブロックに書き込む。そして元のブロックのデータを消去コマンドで消去して空きブロックとするとともに、新たにデータを書き込んだ物理ブロック番号と元の論理ブロックを関連付けて、ブロック変換テーブルの内容を書き換える。消去対象パーティションの終了セクタが物理ブロックの途中に存在する場合も上記同様の処理を行う。そして、消去対象パーティションの最初のブロックと最終のブロックの中間に存在するブロックに対して消去コマンドを発行してデータを消去する。

例えば、パーティション“２”に記録されている全ユーザデータ４４を消去するとする。ホスト１は、ユーザからの消去命令を受けると、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス２に対して、消去対象のパーティション番号“２”を指定する消去コマンドを発行する。次に、プロセッサ２３は、パーティション番号“２”に対応する先頭セクタアドレス７６８０２５６（論理アドレス）と終了セクタアドレス１０２４０２５５（論理アドレス）を認識し、上述した例にならって、指定されたパーティションに記憶されている全データを完全に消去する。

（パーティションの消去方法例２）
他の例として、ホスト１は、ＭＢＲのパーティションテーブル４１１の情報に基づいて、該ホスト１が持つインターフェースとデバイスインターフェース２１を介して、消去対象のパーティション番号に対応する先頭セクタアドレスとセクタ数を指定した消去コマンドを、ＮＡＮＤフラッシュメモリデバイス２に発行する。

ＮＡＮＤフラッシュメモリデバイス２が消去コマンドを受けると、プロセッサ２３は、前記消去コマンドで指定されたセクタ数から終了セクタアドレスを求めて、上記消去方法例１同様に、指定された範囲のデータを消去することができる。

１ ホスト
２ ＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス
４ ＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイスのアドレス空間例（基本領域と拡張領域）
２０ 制御部
２１ デバイスインターフェース
２２ フラッシュメモリインターフェース
２３ プロセッサ
２４ バッファ
２５ ＲＡＭ
４１ ＭＢＲ（マスターブートレコード）
４２ オペレーティングシステム（ＯＳ）
４３ アプリケーションプログラム
４４ ユーザデータ
４５ バックアップデータ
２３１ ファームアエア
４１１ パーティションテーブル
４１２ ブートローダ

Claims (4)

1. ファイルシステムを使用してデータを管理する情報機器に搭載されるＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイスであって、
   前記ＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイスは、
   前記情報機器のユーザデータを記録するパーティションが設けられたＮＡＮＤ型フラッシュメモリと、該ＮＡＮＤ型フラッシュメモリのデータの読み出しや書き込み及び消去を実行するプロセッサを有し、
   前記プロセッサは、
   ホストから発行された、コマンドコードと、前記パーティションの消去対象領域の先頭セクタアドレスとセクタ数若しくは先頭セクタアドレスと終了アドレスからなる消去コマンドを解釈して、前記パーティションに記憶されている全データを消去することを特徴とするＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス。
2. 前記パーティションは、前記ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの一又は複数の論理ブロックの集合で構成されていることを特徴とする請求項1記載のＮＡＮＤ型フラッシュメモリデバイス。
3. ファイルシステムによってデータ管理されるＮＡＮＤ型フラッシュメモリの所定パーティションのデータ消去方法であって、
   ホストから発行された、コマンドコードと前記パーティションの消去対象領域の先頭セクタアドレスとセクタ数若しくは先頭セクタアドレスと終了セクタアドレスからなる消去コマンドを解釈して、消去対象パーティションに記憶されている全データの消去を実行することを特徴とするＮＡＮＤ型フラッシュメモリのデータ消去方法。
4. ファクシミリ装置、プリンタ、複写機若しくはマルチファンクションプリンタのいずれかの情報機器で実行されることを特徴とする請求項３記載のＮＡＮＤ型フラッシュメモリのデータ消去方法。