JP2011070664A - 暗号キー選択装置を具備するストレージ・システム及び暗号キー選択方法 - Google Patents

暗号キー選択装置を具備するストレージ・システム及び暗号キー選択方法 Download PDF

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Abstract

【課題】システムのＣＰＵを効率的に使用し、暗号化及び復号化に必要なキー選択時間を最小限とする暗号キー選択装置を具備するストレージ・システム及び暗号キー選択方法を提供する。
【解決手段】ストレージ・システムは、ＣＰＵ、暗号ブロック、保存装置、及び受信した命令語に含まれたＬＢＡ範囲に対応する暗号キーを選択して暗号ブロックに伝達する暗号キー選択装置を具備する。暗号キー選択方法は、ＣＰＵ、暗号ブロック、保存装置、及び外部から入力された命令語に含まれたＬＢＡ範囲を抽出する命令語解析器とＬＢＡ範囲に対応する暗号キーを選択するキー選択装置とを含む暗号キー選択装置を具備するストレージ・システムで行われ、命令語解析器で、命令語に含まれたＬＢＡ範囲を抽出する段階と、キー選択装置で、ＬＢＡ範囲が新しいものである場合に、新しいＬＢＡ範囲に対応する暗号キーを選択するキー生成段階と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、暗号化装置を具備するストレージ・システム（ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）に係り、特に、外部から入力される命令語（ｃｏｍｍａｎｄ）に含まれたＬＢＡ（ｌｏｇｉｃ ｂｌｏｃｋ ａｄｄｒｅｓｓ）情報に対応する暗号キーを生成させる暗号キー選択装置を具備するストレージ・システム及び暗号キー選択方法に関する。
最近、携帯が簡便でありながら保存容量が大きく、データの処理速度が向上したノート型パソコン及びラップトップ・コンピュータ（ｌａｐ ｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）の使用が一般化している。性能が優秀なノート型パソコン及びラップトップ・コンピュータは、一般人はもとより、重要な情報を担当する専門家も使用しているが、特に、専門家が使用するコンピュータが紛失したとき、保存されたデータの流失は、大問題となってしまう。このような場合に対処するために、紛失したときに権限のないユーザが保存されたデータを読み取ることが不可能なように、ノート型パソコン及びラップトップ・コンピュータにも、暗号化方法が適用されて使用されている。暗号化方法が適用されたコンピュータから、使用権限が認定された場合にのみ、保存装置にデータを記録したり、記録されたデータを読み取りしたりすることができるようにすることで、コンピュータの紛失時にも、一定の情報が使用権限のない者に漏出することを防止できる。
暗号化装置は、１２８ビット（ｂｉｔ）、１９２ビット、２５６ビット、又は５１２ビットのキー（ｋｅｙ）を暗号化して使用することが一般的である。中央演算処理装置（ＣＰＵ）が、１つのクロック・サイクル（ｃｌｏｃｋ ｃｙｃｌｅ）に処理できるデータの大きさが、３２ビットである場合、１２８ビットのデータを処理するためには、４個のクロック・サイクルが必要である。従って、暗号装置を具備するシステムの場合、中央演算処理装置を利用して、暗号化及び復号化を行う場合、使われるキーの大きさによって、暗号化及び復号化に必要な時間が相当なものになる。
従来、メモリ装置を１つの空間と見て、空いている空間に順番にデータを保存する方式を使用していたが、最近では、メモリ装置の保存領域を複数個のブロックに区分して使用する方式が使われている。メモリ装置の保存空間を複数個のブロックに区分して使用することによって、データを保存したり、保存されたデータを読み取りしたりするときの効率が上昇するという長所がある。
データの保存空間を複数個のブロックに区分する方式と、それぞれのブロックをアクセスするときに使用権限を付与する暗号化方法とを組み合わせた場合、使用権限のないユーザが重要なデータにアクセスするのをより強力に防止できる。即ち、各ブロックにデータを保存するとき、使用するキーをそれぞれ相違させることによって、複数個の保存空間、即ち、複数個のブロックそれぞれにアクセスできる権限を、当該ブロック別に異なって付与することができ、保存されたデータをより確実に保護することができる。
分割された保存ブロック毎にキー値が異なるように設定されるために、当該ブロックにデータを保存しようとする場合、又は当該ブロックに保存されたデータを読み取ろうとする場合、暗号化装置には、暗号化に使われるキーが伝えられなければならない。上述のように、中央演算処理装置を利用して暗号化に使われるキーを伝達することは、時間が多くかかるだけではなく、この時間の間には、中央演算処理装置が異なる処理を並列に行うことも不可能になるので、システムの効率が低下するという問題点も共に発生することになる。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、システムの中央演算処理装置を効率的に使用し、暗号化及び復号化に必要なキー選択時間を最小限とする暗号キー選択装置を具備するストレージ・システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、暗号化及び復号化に必要なキーを選択する時間を最小限とする暗号キー選択方法を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明によるストレージ・システムは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、暗号ブロック、及び保存装置を具備し、受信した命令語に含まれたＬＢＡ（ｌｏｇｉｃ ｂｌｏｃｋ ａｄｄｒｅｓｓ）範囲に対応する暗号キーを選択して前記暗号ブロックに伝達する暗号キー選択装置を更に具備することを特徴とする。
上記他の目的を達成するためになされた本発明による暗号キー選択方法は、ＣＰＵ、暗号ブロック、保存装置、及び外部から入力された命令語に含まれたＬＢＡ範囲を抽出する命令語解析器と前記ＬＢＡ範囲に対応する暗号キーを選択するキー選択装置とを含む暗号キー選択装置を具備するストレージ・システムで行われ、前記命令語解析器で、前記命令語に含まれたＬＢＡ範囲を抽出する段階と、前記キー選択装置で、前記ＬＢＡ範囲が新しいものである場合に、新しいＬＢＡ範囲に対応する暗号キーを選択するキー生成段階と、を有することを特徴とする。
本発明の一実施形態による暗号キー選択装置を具備するストレージ・システムのブロック図である。 キー選択装置の内部ブロック図である。 キー保存装置の内部ブロックである。 本発明の一実施形態による暗号キー選択方法を示す信号フローチャートである。 従来のストレージ・システムのブロック図である。 本発明の一実施形態によるストレージ・システムのブロック図である。 本発明によるストレージ・システムをＯＤＤ（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ）に適用した一例のブロック図である。 本発明によるストレージ・システムをＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ）に適用した一例のブロック図である。 本発明によるストレージ・システムをＭＭＣ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ）カードに適用した一例のブロック図である。 本発明によるストレージ・システムをＳＤカードに適用した一例のブロック図である。
本発明と、本発明の動作上のメリット及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の例示的な実施形態について説明する図面並びに図面に記載された内容を参照せねばならない。
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面に示した同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。
図１は、本発明の一実施形態による暗号キー選択装置を具備するストレージ・システムのブロック図である。
図１を参照すると、ストレージ・システム１００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１０、暗号ブロック１２０、メモリ装置（ＭＥＭ）１３０、及び暗号キー選択装置１４０を具備する。
ＣＰＵ１１０は、暗号ブロック１２０からユーザの権限が確認されたとき、入力された命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に応答して、メモリ装置１３０にデータを保存したり、保存されたデータを読み取りしたりする。暗号ブロック１２０は、暗号キー選択装置１４０から出力された暗号キーＳ＿ＫＥＹを利用してユーザの権限を確認する。
暗号キー選択装置１４０は、命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれたＬＢＡ（ｌｏｇｉｃ ｂｌｏｃｋ ａｄｄｒｅｓｓ）範囲ＬＢＡ＿Ｒに対応する暗号キーＳ＿ＫＥＹを出力する。ここで、ＬＢＡ範囲は、複数個の保存ブロックに任意に区分されたメモリ装置１３０の保存ブロックの位置（該当アドレス）に関する情報を意味する。暗号キー選択装置１４０は、情報を介して、当該保存ブロックに割り当てられた暗号キーＳ＿ＫＥＹを選択する。
上記機能を遂行するために、暗号キー選択装置１４０は、命令語解析器（ｃｏｍｍａｎｄ ｐａｒｓｅｒ）１５０及びキー選択装置１６０を具備する。命令語解析器１５０は、命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれたＬＢＡ範囲ＬＢＡ＿Ｒを抽出する。キー選択装置１６０は、抽出されたＬＢＡ範囲ＬＢＡ＿Ｒに対応する暗号キーＳ＿ＫＥＹを選択する。
ここで、入力された命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれたデータを利用してＬＢＡを抽出でき、このとき、Ｆ／Ｗ（ｆｉｒｍｗａｒｅ）を使用せずに抽出が可能である。
図２は、キー選択装置の内部ブロック図である。
図２を参照すると、キー選択装置１６０は、ＬＢＡデコーダ２１０及びキー保存装置２２０を具備する。
ＬＢＡデコーダ２１０は、ＬＢＡ範囲ＬＢＡ＿Ｒをデコーディングし、複数（Ｎは整数）個の選択信号ＳＥＬ＿Ｎを生成し、生成された複数個の選択信号のうちの１つの信号だけを活性化する。キー保存装置２２０は、複数個の区分された保存ブロックに使われる暗号キーを保存し、それぞれの暗号キーは、活性化された選択信号ＳＥＬ＿Ｎに応答して、暗号キーＳ＿ＫＥＹとして出力される。
図３は、キー保存装置の内部ブロックを示す。
図３を参照すると、キー保存装置２２０は、複数個の保存ブロックに、それぞれの暗号キーＫＥＹ１〜ＫＥＹＮ（Ｎは整数）を保存しており、保存された暗号キーＫＥＹ１〜ＫＥＹＮは、複数個の選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ＿Ｎのうち、活性化された選択信号に連結された保存ブロックに含まれたキーが、暗号キーＳ＿ＫＥＹとして出力される。
図４は、本発明の一実施形態による暗号キー選択方法を示す信号フローチャートである。
図４を参照すると、暗号キー選択方法（４００）は、ＬＢＡ範囲を抽出する段階（ステップ４１０、４２０）及びキー生成段階（ステップ４３０〜４５０）を具備する。
ＬＢＡ範囲を抽出する段階（ステップ４１０、４２０）では、命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）を受信し（ステップ４１０）、受信した命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれたＬＢＡ範囲ＬＢＡ＿Ｒを抽出する（ステップ４２０）。
キー生成段階（ステップ４３０〜４５０）では、抽出されたＬＢＡ範囲ＬＢＡ＿Ｒに含まれた情報が、新しい保存ブロックを指示するか否かを判断し（ステップ４３０）、新しい保存ブロックを指示すると判断した場合には（はい）、抽出されたＬＢＡ範囲ＬＢＡ＿Ｒに対応するキーフラッグ（ＫＥＹ ＦＬＡＧ）を生成する（ステップ４４０）。生成されたキーフラッグ（ＫＥＹ ＦＬＡＧ）によって、当該保存ブロックに割り当てられた暗号キー（ＫＥＹ）を選択する（ステップ４５０）。抽出されたＬＢＡ範囲ＬＢＡ＿Ｒに含まれた情報が、現在使用している保存ブロックを指示している場合には（いいえ）、新しい暗号キー（ＫＥＹ）を選択する必要がなくなる。
図１〜図４を参照して、本発明の動作特性について説明する。
ストレージ・システムを使用しようとするユーザは、ストレージ・システムにＩＤ及び暗証番号（ｐａｓｓｗｏｒｄ）を入力し、ストレージ・システムから使用権限を許与された後で使用すると仮定する。
使用権限が認定された後、データをメモリ装置１３０に保存させようとする場合、データは、保存される位置、即ち、区分された保存ブロックに対応する暗号キーＳ＿ＫＥＹを利用し、暗号化がなされた後で保存される。暗号化過程は、本発明の内容ではないので、ここでは、その過程について説明しないことにする。暗号化されて保存されたために、使用権限のない者が保存されたデータだけを抽出しても、抽出されたデータだけでは、保存された情報を認識することは不可能である。
本発明によるキー選択装置を具備するストレージ・システムを取得した者が、強制的に保存されたデータを確認するためには、使用権限があるユーザのＩＤ及び暗証番号を知らなければならない。メモリに保存されたデータを強制的に抽出したとしても、暗号化されたデータに含まれた情報を容易に認識することはできない。特に、暗号化するとき、１つの暗号キーを使用するのではなく、複数個の暗号キーのうちの一つを選択して使用する場合、セキュリティ効果は、更に確実となる。
図５は、従来のストレージ・システム５００のブロック図である。
図５を参照すると、ＳＡＴＡ（ｓｅｒｉａｌ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）インターフェース５１０を介して入力された命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）は、バスブリッジ５３０を経由してＡＲＭプロセッサ５４０に伝えられ、ＣＰＵ（図示せず）からＬＢＡアドレスを取得した後、暗号化エンジン５５０を介して、キーレジスタ５６０に保存された暗号キーを選択する。
図６は、本発明の一実施形態によるストレージ・システム６００のブロック図である。
図６を参照すると、ＳＡＴＡインターフェース６１０を介して入力された命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）は、本発明による命令語解析器６２１及びＬＢＡデコーダ６２２を経由して暗号化エンジン６５０に直接伝えられる。ここで、命令語解析器６２１及びＬＢＡデコーダ６２２は、図１に示した暗号キー選択装置１４０に対応する（参照番号６２０）。図２に示したキー保存装置２２０は、図６のキーレジスタ６６０に対応する。一実施形態によって、キーレジスタ６６０は、図６のように独立して存在することもあり、図２のように、他の機能ブロックに含まれることも可能である。
図６に示した本発明によるストレージ・システムで採択する命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）の伝達経路が、従来の信号経路と異なる点は、バスブリッジ６３０及びＡＲＭプロセッサ６４０を経ないという点である。ＣＰＵは、一般命令語に対する本来の作業を行い、使用権限と関係する命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）の処理は、ＣＰＵを経ずに、暗号化エンジン６５０で直接処理できるようにすることによって、ユーザにより早い命令処理結果を送ることができる。
ＳＡＴＡインターフェースを介して入力される命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）の場合、命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれた一定部門のデータを利用してＬＢＡを抽出することは、Ｆ／Ｗの助けなしに可能である。
以上では、ＳＡＴＡインターフェースについてのみ説明したが、本発明が適用される分野は、これに限定されるものではなく、ＳＡＳ（ｓｅｒｉａｌ ａｔｔａｃｈｅｄ ＳＣＳＩ）インターフェース、ＰＣＩｅ（ＰＣＩ ｅｘｐｒｅｓｓ）インターフェースを介して入力される命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）についても、ＬＢＡアドレスを知ることが可能であるならば、適用が可能である。本発明は、メモリカード・インターフェースにも適用が可能であり、保存装置としては、ＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｃ）以外にも、ＯＤＤ（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅｒ）、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅｒ）、ＭＭＣ（ｍｕｌｔｉ−ｍｅｄｉａ ｃａｒｄ）及びＳＤ（ｓｕｐｅｒ ｄｉｇｉｔａｌ）カードにも適用可能である。
図７は、本発明によるストレージ・システム７００を、ＯＤＤに適用した一例のブロック図である。
図８は、本発明によるストレージ・システム８００を、ＨＤＤに適用した一例のブロック図である。
図９は、本発明によるストレージ・システム９００を、ＭＭＣカードに適用した一例のブロック図である。
図１０は、本発明によるストレージ・システム１０００を、ＳＤカードに適用した一例のブロック図である。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
１００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００ ストレージ・システム
１１０ ＣＰＵ
１２０ 暗号ブロック
１３０ メモリ装置
１４０、６２０ 暗号キー選択装置
１５０、６２１ 命令語解析器
１６０ キー選択装置
２１０、６２２ ＬＢＡデコーダ
２２０ キー保存装置
５１０、６１０ ＳＡＴＡインターフェース
５３０、６３０ バスブリッジ
５４０、６４０ ＡＲＭプロセッサ
５５０、６５０ 暗号化エンジン
５６０、６６０ キーレジスタ

Claims (13)

  1. 中央演算処置装置（ＣＰＵ）、暗号ブロック、及び保存装置を具備するストレージ・システムであって、
    受信した命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれたＬＢＡ（ｌｏｇｉｃ ｂｌｏｃｋ ａｄｄｒｅｓｓ）範囲に対応する暗号キーを選択して前記暗号ブロックに伝達する暗号キー選択装置を更に具備することを特徴とするストレージ・システム。
  2. 前記暗号キー選択装置は、
    前記命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれたＬＢＡ範囲を抽出する命令語解析器と、
    前記ＬＢＡ範囲に対応する前記暗号キーを選択するキー選択装置と、を具備することを特徴とする請求項１に記載のストレージ・システム。
  3. 前記キー選択装置は、
    前記ＬＢＡ範囲に対応する選択信号を活性化させるＬＢＡデコーダと、
    前記選択信号に対応する前記暗号キーを選択するキー保存装置と、を具備することを特徴とする請求項２に記載のストレージ・システム。
  4. 前記キー保存装置は、
    ＬＢＡ範囲に対応する暗号キーを保存し、前記選択信号によって保存された暗号キーを出力する複数個のキー保存ブロックを具備することを特徴とする請求項３に記載のストレージ・システム。
  5. 前記ＣＰＵは、前記命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）を入力したユーザが前記ストレージ・システムを使用する権限があるという使用許諾信号を、前記暗号ブロックから伝達された場合にのみ、前記ユーザが前記保存装置にデータを記録するようにし且つ前記保存装置に記録されたデータを読み取ることができるようにすることを特徴とする請求項１に記載のストレージ・システム。
  6. 前記ＬＢＡは、複数個の保存ブロックに区分された前記保存装置の各区分された保存ブロックに該当するアドレスを特定する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のストレージ・システム。
  7. 複数個の保存ブロックにデータを保存する際、又は複数個のブロックに保存されたデータを読み取る際に、それぞれ異なる暗号キーを使用することを特徴とする請求項６に記載のストレージ・システム。
  8. 前記保存装置は、ＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｃ）、ＯＤＤ（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅｒ）、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅｒ）、ＭＭＣ（ｍｕｌｔｉ−ｍｅｄｉａ ｃａｒｄ）、及びＳＤ（ｓｕｐｅｒ ｄｉｇｉｔａｌ）カードのうちの一つであることを特徴とする請求項１に記載のストレージ・システム。
  9. ＣＰＵと、暗号ブロックと、保存装置と、外部から入力された命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれたＬＢＡ範囲を抽出する命令語解析器、及び前記ＬＢＡ範囲に対応する暗号キーを選択するキー選択装置を含む暗号キー選択装置と、を具備するストレージ・システムの暗号キー選択方法であって、
    前記命令語解析器で、前記命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）に含まれたＬＢＡ範囲を抽出する段階と、
    前記キー選択装置で、前記ＬＢＡ範囲が新しいものである場合に、新しいＬＢＡ範囲に対応する暗号キーを選択するキー生成段階と、を有することを特徴とする暗号キー選択方法。
  10. 前記キー生成段階は、
    前記ＬＢＡ範囲が新しいものであるか否かを判断する段階と、
    前記ＬＢＡ範囲が新しいものである場合に、前記ＬＢＡ範囲に対応するキーフラッグを生成する段階と、
    前記キーフラッグに対応する暗号キーを選択する段階と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の暗号キー選択方法。
  11. 前記ＣＰＵは、前記命令語（ＣＯＭＭＡＮＤ）を入力したユーザが前記ストレージ・システムを使用する権限があるという使用許諾信号を、前記暗号ブロックから伝達された場合にのみ、前記ユーザが前記保存装置にデータを記録するようにし且つ前記保存装置に記録されたデータを読み取ることができるようにすることを特徴とする請求項９に記載の暗号キー選択方法。
  12. 前記ＬＢＡは、複数個の保存ブロックに区分された前記保存装置の各区分された保存ブロックに該当するアドレスを特定する情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の暗号キー選択方法。
  13. 複数個の保存ブロックにデータを保存する際、又は複数個のブロックに保存されたデータを読み取る際に、それぞれ異なる暗号キーを使用することを特徴とする請求項１２に記載の暗号キー選択方法。
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