JP5076110B2 - データを保証するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、物理的媒体上に記憶されたデータを保証するためのシステム及び方法に関する。より詳細には、再生に対してデータを保証する一方、他方では、特に突然のサービス妨害によって生じた損傷又は変更に対してデータを保証するようなシステム及び方法に関する。

データ管理システムの以前の内容を非合法的にコピーすることによって、データに不正にアクセスする再生がよくあった。例えば、時間ｔ０において、システムＳ０はファイルＦを読み出す権利を持ち、ｔ０の後の時間ｔにおいて、これらの権利はＳに相当する前記システムの内容を消費すると仮定すると、時間ｔにおいて有効として認識されたＳ０を含むシステムを得るために、システムＳにおけるシステムＳ０の内容をコピーすることによって、再生は時間ｔにおいてファイルＦを読出すための不正なアクセスを許可する。

慣習的に、従来技術のシステムにおけるデータは、各セッションで変更するランダムなイベント、タイムスタンプ、又はモノトニックカウンターに送信することによって、再生から保護される。

突然のサービス妨害は、例えば前記データが読出されるとき又は書込まれるときに、物理的媒体に含まれたデータを損傷する可能性がある。こうした突然のサービス妨害は一般に、主に停電の結果又は不注意な再起動の結果、急に停止したデータ管理システムによって引き起こされる。書込まれた又は読出されたデータの損傷は、さらにまた、犯罪者がデータ管理システムにおける読出し又は書込み行為を意図的に変更するとき、攻撃作用によって引き起こされる。あるいはその他にも、偶発的誤りが生じた場合、特に、ハードディスクの再生ヘッドに損傷を与えたり、又はそれを駆動するメカニズムに損傷を与える。

慣習的に、従来技術のシステムにおけるデータは、前記データをバックアップし、かつ、バックアップされたデータを回復させることを可能とすることによって、突然のサービス妨害から保護される。例えば、データ媒体がハードディスクであるとき、このディスクは、１つ又はそれ以上の追加ディスクを使用しているＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒａｙ ｏｆ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｉｓｋｓ）に搭載されている。ＲＡＩＤ１におけるディスクの配置が特に挙げられる。

しかしながら、突然のサービス妨害によって引き起こされた損傷に対して、一方ではデータを回復させるとともに、他方では前記データを再生から保護することを組み合わせることは容易なことではない。実際、データ回復に関しては、損傷を受けたデータを取り戻すことが望まれるのに対して、再生を防ぐには、目的が前記データのいかなる検索をも防止することである。データを含むパーティションに対するバックアップシステムを、モノトニック（ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ）カウンターを含む、再生に対する前記パーティションの保護に組合せることは、それゆえ両立しないようにみえる。反対の状況において、保存された旧いパーティションの回復は、再生させない（ａｎｔｉ‐ｐｌａｙｂａｃｋ）の保護システムと矛盾する。なぜならば、それはモノトニックカウンターの優先順位の値を使用するからである。

上記で述べた先行技術を考慮すると、本発明が解決を提供する問題は、一方では再生に対して、他方では特に持続するサービス中断によるデータ変更に対して、データを保証するシステム及び方法の実現である。

前述のこの問題に対する発明によって提案された解決の第1目的は、データを保証するためのシステムであって、
モノトニックカウンターと、
演算エンティティと、
物理的データ媒体と、
認証キーとを具備してなり、
前記物理的データ媒体は、１つ又は複数の保証されたデータブロックと、
第1マスターブロックと、
第1マスターブロックの複製を形成している第２マスターブロックとを備え、
前記第1マスターブロックは、モノトニックカウンターから回復された最後の値と、前記媒体上に書込まれた最後のデータブロックの識別子と、書込まれた１つ又は複数のデータブロックの信頼性を保証する第1認証コードと、中立値に固定されている前記データが書込まれた最後のデータブロックから計算された第２認証コードと、第1マスターブロックの信頼性を保証する第３の認証コードとを具備することを特徴とする。

第２目的は、データを保証する方法であって、
モノトニックカウンターと、演算エンティティと、物理的データ媒体と、認証キーとを提供するステップと、
書込みステップとを具備し、前記書込みステップは、
前記データ媒体に、１つ又は複数のデータブロックと、モノトニックカウンターから回復された最後の値を含む第1マスターブロックと、前記媒体上に書込まれた最後のデータブロックの識別子と、書込まれた１つ又は複数のデータブロックの信頼性を保証する第1認証コードと、中立値に固定されている前記データが書込まれた最後のデータブロックから計算された第２認証コードと、第1マスターブロックの信頼性及び第１マスターブロックの複製を形成する第２マスターの信頼性を保証する第３の認証コードとを書込むことを特徴とする。

本発明は、以下の非限定的記載及び関係する添付の図面を読むことによってよく理解される。

本発明によるシステムの種々の構成を示す概略図である。 物理的媒体上に記録されたデータブロックのセットと、前記データに関連づけた２つのマスターブロックの概略図であり、それらは本発明によって保証されることができることを示す図である。 本発明によるシステムが起動されるとき、前記システムのコヒーレンスの検証を導く異なるステップを示す図である。 本発明によるシステムの物理的媒体上に新しいデータを書込むことを導く種々のステップを示す図である。 本発明によるマスターブロック認証コードの識別子を導くステップの概略図である。 本発明によるマスターブロック認証コードの計算を導くステップの概略図である。 本発明によるデータ媒体上に書込まれたデータの読出しを導く種々のステップを示す図である。 本発明によるデータ回復処理における種々のステップを示す図である。 本発明によるマスターブロック回復システムにおける種々のステップを示す図である。

本発明において、データがサードパーティーによって非合法的に変更又は置換されてはいないと保証することが許可されると、いずれのデータも信頼できるとみなされる。データは、より詳細には、ＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）として知られた暗号化データを与える暗号化アルゴリズムによって認証される。このようなアルゴリズムは秘密キーを使用するとともに、保護のためにデータで動作する。それは適切な秘密キーを提供することによって、検証することができるだけである。それは一般に、データの由来及び完全性を保証する短い認証コードを生成する。データ及びコードに対する単一の循環が変化（ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ）する。

本発明は、データを保証するためのシステム１０に関する。一例として、前記システムは携帯電話型の装置に組み込まれたシステムであり、より詳細には、キーパッドを嵌め込んだケーシング、スクリーン、マイクロフォン、拡声器、電子カード、データ送信及び受信モジュール、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）、及び電力を供給するバッテリーを具備している。電子カードは少なくとも１つのマイクロコントローラ、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、及びバス・システムを具備している。電話動作は、オペレーティング・システムと、例えば前記電話のメモリ内にインストールされた一連のアプリケーションとのセットによって管理される。

図１Ａに示すように、本発明のシステムは、モノトニックカウンター１１、演算エンティティ（ｅｎｔｉｔｙ）１２、システムキー１３、及び物理的データ媒体１４を具備している。

前記システム１０は、詳細には、パーティション管理システム又はファイル管理システムである。

前記モノトニックカウンター１１は、単一のユニットによってインクリメントすることができるだけのカウンターである。このカウンターの現在値Ｖ_Ｃは回復することができる。しかしながら、この現在値の回復はカウンター１１をインクリメントしないことに留意される。カウンター１１はこのように、その現在値の回復のために、第１インクリメント命令及び第１命令とは異なる第２命令に対して応答することができる。モノトニックカウンター１１の現在値は、本発明の一つの好ましい実施形態よれば、このカウンターに保存・暗号化される。この場合、この値は正規に認証されたシステムエンティティによって回復することができるだけである。

前記演算エンティティ１２は、物理的エンティティ又は論理エンティティである。物理的エンティティが含まれるとき、これは例えば、暗号化プロセッサのような計算アプリケーションに専用可能なマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラである。論理エンティティが含まれるとき、これは例えば、一般的なプロセッサ上で計算させることが可能なソフトウェアの一部である。より詳細には、これは、特にＭＡＣ又は本発明による、要求される検証だけでなく他の暗号化及び復号化を演算するエンティティ１２である。このエンティティは、ランダムアクセスメモリリソースのような、図示されていないシステムリソースを使用することができる。本発明の好ましい実施形態によれば、演算エンティティ１２は、１つ又はそれ以上のデータブロック配列上のＭＡＣを計算する。それは、これらの計算結果をランダムアクセスメモリ内に保存する。前記認証コードＡｕｔｈ＿Ａ及びＡｕｔｈ＿Ｂは、これらの結果のＭＡＣと一致する。より正確には、それは第２データブロック配列のＭＡＣと連結された（全配列が考慮に入れられるまで）第１データブロック配列のＭＡＣセットのＭＡＣである。演算エンティティ１２は、それゆえ、認証コードＡｕｔｈ＿Ａ及びＡｕｔｈ＿ＢのＭＡＣを計算する。配列のサイズは、上記の結果を使用してマスターブロックに記録される。

前記システムキー１３は、システム１０によって認可されたエンティティによってアクセスすることができるだけの暗号化キーである。一般に、それはこのシステムからアクセスすることができるだけである。

前記物理的データ媒体１４は、計算データの永続的な保存のための媒体である。それは、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、又はディスケット型の取外し可能型ディスクであってもよい。

図１Ｂに示したように、媒体１４は、１つ又はそれ以上の連続データブロックＤＢｋ及び２つの連続マスターブロックと、第１ＭＢｋ及び第２ＭＢｋマスターブロックと、前記データブロックに関係づけられ、かつ、そこに隣接する前記マスターブロックと、マスターブロックＭＢｋ１の複製であるマスターブロックＭＢｋ２とを具備する。換言すれば、マスターブロックＭＢｋ１及びＭＢｋ２は通常等しい。しかしながら、詳細には、例えばサービス妨害による書込みエラーがある場合、でなければ前記ブロックの１つに攻撃があった場合、それらは異なるかもしれない。

前記データブロックＤＢｋのサイズは設定可能がある。それは、例えば２５６バイトである。本発明によって保証されたデータを含むデータブロック数はいくつであってもよい。図１Ｂの例において、４つのブロックＤＢｋ１，ＤＢｋ２，ＤＢｋ３，ＤＢｋ４が図示されている。

前記マスターブロックＭＢｋ１及びＭＢｋ２は、データフィールドを具備する。前記データフィールドには、本発明の開示の後半に記載されているデータフィールドを具備するのに十分な最小サイズである。実際、この最小サイズは約１００バイトである。

前記各マスターブロックＭＢｋは、以下のフィールドを具備する。すなわち、
モノトニックカウンター１１の最後に回復された（又は返された）値Ｖ_ｌａｓｔと、
データ媒体１４上に書込まれた最後のデータブロックＤＢｋの識別子ＩＤ_ｌａｓｔと、
システムキー１３によって暗号化された認証キー１５と、
データブロックＤＢｋ１〜ＤＢｋ４の信頼性及び完全性を保証する認証コードＡｕｔｈ＿Ａと、
中立値に固定されたデータを持つ書込まれた最後のデータブロック、例えばゼロのシークエンスに等しい前記中立値から計算されるとともに、そのまま保存されている他のデータブロックから計算された認証コードＡｕｔｈ＿Ｂと、
前記マスターブロックＭＢｋの信頼性及び完全性を保証する認証コードＡｕｔｈ＿Ｃと
を含んでいる。より正確に換言すれば、前記マスターブロックＭＢｋの信頼性及び完全性は、フィールドＡｕｔｈ＿Ｃを仕様して中立値に固定されている。実際、Ａｕｔｈ＿Ｃは、一般にゼロのシークエンスである中立値に固定されたフィールドＡｕｔｈ＿Ｃを持つマスターブロックＭＢｋから計算される。Ａｕｔｈ＿Ｃが計算されるとき、その値はマスターブロックＭＢｋに入力される。さらに、各マスターブロックＭＢｋは、例えばそのサイズ又はそのセクター数のような他の情報を含んでいる。前記情報は、図１Ｂに図示されていない。

本発明によれば、前記データブロックＤＢｋは暗号化キーによって暗号化され得る。演算エンティティ１２によって生成された、いくつかのＭＡＣ計算値は、暗号化データブロック上に組み込まれる。暗号化キーは、マスターブロック又は直接システム自身に保存され得る。あるいは、それはシステムキーによって暗号化され得る。この場合、システムキーだけがシステム上にある。

前記データブロックＤＢｋは変更されず、かつ、マスターブロックＭＢｋは前記データブロックＤＢｋ間にインターリーブされない。それゆえ、データブロックＤＢｋのデータは直接読出すことができる。

本発明のシステムのコヒーレンスは、システム起動時に検証される。図２に示すように、本発明のシステムのコヒーレンスを検証するために、第１マスターブロックＭＢｋ１のフォーマットは、まず第１に検証される。このフォーマットの検証は、例えば、識別子ＩＤ_ｌａｓｔの合法性、モノトニックカウンター１１の最後の返された値Ｖ_ｌａｓｔ、認証コードＡｕｔｈ＿Ａ，Ａｕｔｈ＿Ｂ，Ａｕｔｈ＿Ｃの存在、及びシステムキー１３によって暗号化された認証キー１５の存在を検証するステップを具備する。第１マスターブロックＭＢｋ１のフォーマットが非合法である場合、第２マスターブロックＭＢｋ２のフォーマットが検証される。第２マスターブロックＭＢｋ２のフォーマットが非合法である場合、システムは永久に破壊され、データは保証されず、前記システムは例えば攻撃を保持していたとみなされる。そして、システムユーザーに対して警告が現れ、データアクセスは一般に禁止される。第２マスターブロックＭＢｋ２のフォーマットが合法である場合、第１マスターブロックＭＢｋ１は、第２マスターブロックＭＢｋ２によって置換される。

前記第１マスターブロックＭＢｋ１のフォーマットが合法であるとき、又は、第１マスターブロックＭＢｋ１のフォーマットが非合法であるが、第２マスターブロックＭＢｋ２のフォーマットが合法であるとき、及び、前述したようにブロックＭＢｋ１がブロックＭＢｋ２によって置換されたとき、本発明の方法の後続ステップに従って認証コードＣは検証される。この検証は、図４Ａに示したように、それによって提供される暗号化関数ＭＡＣに要求しながら、一方ではシステムキー１３を用いて復号化された認証キー１５を関係させ、他方ではモノトニックカウンター値のフィールドがこのカウンター１１に含まれた現在値Ｖ_Ｃによって更新されたマスターブロックＭＢｋ１の内容を関係させる。そこで得られた結果は、マスターブロックＭＢｋ１の認証コードと比較される。もし、この結果がブロックＭＢｋ１の認証コードＡｕｔｈ＿Ｃと同一ならば、ブロックＭＢｋ１は信頼できる。逆の場合、信頼できるとはみなされず、マスターブロック回復処理が開始される（図２を参照）。

もし、マスターブロックＭＢｋ１が信頼できるならば、本発明の方法における別なステップに従って、認証コードＡｕｔｈ＿Ａは検証される。この検証はまた、システム内のデータブロックＤＢｋに含まれた全データ上で計算されるＭＡＣを、可能であれば暗号化された状態で呼出す。好ましくは、このＭＡＣは、最初にデータブロック配列に関する限りにおいて、次にデータ配列から計算された認証コードに関する限りにおいて計算され得る。コードＡｕｔｈ＿Ａの検証が正しい場合、システムはコヒーレントであるとみなされる。逆の場合、データ回復処理が開始される。

システムのコヒーレンスが検証された後、システム内に新しいデータを書込む点において、本発明の処理は以下のように続く。

まず第1に、図３に示したように、ブロックＭＢｋ１及び適切ならばブロックＭＢｋ２のフォーマットは、システムのコヒーレンスを検証するために、前述の方法によって検証される。まさに前述のように、もしこれらの検証が失敗であるならば、システムは永久に破壊される。

ついで、次のステップにおいてコードＡｕｔｈ＿Ｃは検証される。まさに前述のように、もしこのコードが検証されないとき、マスターブロック回復処理は着手される。逆に、もしこのコードが検証さるとき、ブロックＭＢｋ１は信頼でき、コードＡｕｔｈ＿Ａが検証されることなく、新しいマスターブロックＭＢｋ１´が生成される。実際、システムの実行中、サードパーティーの犯罪者は、このシステムと相互作用することはできない。

新しいマスターブロックＭＢｋ１´を生成するために、以下のステップが実行される。まず第１に、書出された最後のデータブロックの識別子が更新される。そして、モノトニックカウンター１１の現在値Ｖ_Ｃは回復され、値Ｖ_Ｃ＋１が新しいマスターブロックＭＢｋ１´に書込まれる。それから、マスターブロックにあるかもしれないその他の情報は更新される。新しいマスターブロックＭＢｋ１´において、例えばゼロのシークエンスのような予め特定された値は、認証コードＡｕｔｈ＿Ａ及びＡｕｔｈ＿Ｂを提供する点においてそれから計算され、マスターブロックＭＢｋ１´が更新される。最後に、新しい認証コードＡｕｔｈ＿Ｃが計算され、対応する値がそれからマスターブロックＭＢＫ１´に記述される。この計算のステップは、図４Ｂにおいて概略的に図示されている。それは、そのように構成された新しいマスターブロックに基づいて作成される。すなわち、より詳細に換言すれば、新しいデータ識別子と、Ｖ_Ｃ＋１に等しいモノトニックカウンター値と、新しいデータの認証コードＡ及びＢとに基づいて作成される。

新しいマスターブロックＭＢｋ１´が一度生成され、かつ、一度生成されるだけで、モノトニックカウンター値はＶ_Ｃ＋１にインクリメントされ、それから、マスターブロックＭＢｋ１´はシステムに書込まれ、マスターブロックＭＢｋ１の複写である第２マスターブロックＭＢｋ２´もまた書込まれ、最後に、新しいデータが書込まれる。

前記データを読出すために、図５に示したように、処理は以下のようになる。まさに前述のように、マスターブロックＭＢｋ１のフォーマットは検証される。もし、それが非合法であるならば、マスターブロックＭＢｋ２のフォーマットが検証される。もし、この第２検証が失敗であるならば、システムは永久に破壊されているとみなされる。

逆に、マスターブロックＭＢｋ１及びＭＢｋ２のうち１つのフォーマットの検証が成功して完了する場合は、処理における次のステップが取られる。まず第１に、コードＡｕｔｈ＿Ｃが、モノトニックカウンター１１の現在値Ｖ_Ｃを用いて検証される。マスターブロックＭＢｋ１が信頼できない場合、マスターブロック回復処理が着手される。逆の場合、コードＡｕｔｈ＿Ａは検証される。もし、この検証が失敗であるならば、データ回復処理が着手される。逆の場合、供給されたデータ識別子に対応するデータは読出される。任意ではあるが、もし暗号化の実行が開始されるときデータは読出され、それから復号され、復号化されたデータが返される。

データ回復システムを図６に示す。この処理は、システムを再起動する必要なく、自動的に実行される。それは、以下のステップを具備する。まず第１に、書込まれた最後のデータに、例えばゼロのシークエンスのような予め特定された中立値を設定することによって、認証コードは計算される。この書込まれた最後のデータは、マスターブロックに記述された識別子によって識別される。

もし、前述の計算結果が認証コードＡｕｔｈ＿Ｂに等しいならば、処理は以下のようになる。まず第１に、データは実際、中立値が設定される。それから、認証コードＡｕｔｈ＿Ｂは、コードＡｕｔｈ＿Ａに複写される。このように変更されたコードＡｕｔｈ＿Ｃは、モノトニックカウンターＶ_Ｃ＋１の現在値を用いて再び計算され、前記計算は、予め中立値で設定されたマスターブロックの認証コードの位置を持つマスターブロックＭＢｋ上で行なわれる。最後に、モノトニックカウンターはインクリメントされ、マスターブロックは複写される。

もし、前述の計算結果が認証コードＡｕｔｈ＿Ｂに等しくないならば、データシステムは永久に破壊されているとみなされる。

マスターブロックのために自動回復処理を図７に示す。それは、コードＡｕｔｈ＿Ｃが、マスターブロックＭＢｋは信頼できないと示すときに実行を開始される。この処理は、以下の方法によって実行される。まず第１に、モノトニックカウンターＶ_Ｃの現在値が回復される。もし、マスターブロック内に示されたモノトニックカウンター値が値Ｖ_Ｃ＋１に等しいならば、モノトニックカウンター値が現在値Ｖ_Ｃ＋１に等しいと仮定し、認証コードＣは検証される。

もし、この検証が成功して完了するならば、モノトニックカウンター１１の値Ｖ_Ｃはインクリメントされる。実際、モノトニックカウンター１１がインクリメントされる直前に、急な書込み妨害があるときにこの状況が起こる。

逆に、もし、この検証が成功して完了しないとき、第２ブロックＭＢｋ２のコードＡｕｔｈ＿Ｃは検証される。この最後の検証が成功して完了する場合、ブロックＭＢｋ１はブロックＭＢｋ２に置換される。逆の場合、システムは破壊され回復不可能になる。

一般に、前記データブロックがマスターブロックに含まれた暗号化キーによって暗号化されている場合、データブロックの書込みは前記データの暗号化ステップに先行されることに留意すべきである。読出しのために、前記ブロックも予め復号化される。認証コードＡｕｔｈ＿Ａは暗号化されたデータから特定されるため、データ回復システムもわずかに変更される。暗号化された中立値を含む最後のブロックから特定される認証コードＡｕｔｈ＿Ａについても同じである。

以下に実行例を説明するように、本発明は再生に対して耐性がある。

システムは、２つの信頼できるマスターブロックＭＢｋ１及びＭＢｋ２と、内容データＤＢｋとを具備し、Ｖ_Ｃに等しいモノトニックカウンター現在値を持つと仮定する。その後、システムは変更され、信頼できるマスターブロックＭＢｋ１´及びＭＢｋ２´と、内容データＤＢｋ´と、Ｖ_Ｃ＋１に等しいモノトニックカウンター現在値とを持つ。

もし攻撃者はデータＤＢｋ´をデータＤＢｋで置換し、マスターブロックＭＢｋ１´及びＭＢｋ２´をそれぞれブロックＭＢｋ１及びＭＢｋ２で置換するならば、ブロックＭＢｋ１及びＭＢｋ２の認証コードＣの検証は失敗となる。なぜならば、モノトニックカウンターの現在値はＶ_Ｃ＋１であるのに対し、これらのブロックは値Ｖ_Ｃを用いて計算されたものだからである。

もし攻撃者はデータＤＢｋ´をデータＤＢｋで置換するだけで、マスターブロックＭＢｋ１´及びＭＢｋ２´を保存するならば、ブロックＭＢｋ１´は信頼できるが、このデータの認証コードＡｕｔｈ＿Ａは信頼できない。なぜならば、このブロックは今、データＤＢｋに関連づけられているのに対して、認証コードＡｕｔｈ＿ＡはデータＤＢｋ´に関するものだからである。もし、攻撃者によってなされた変更が、書込まれた最後のデータブロックに関するものであるならば、システム回復が起こり、最後のデータブロックは中立値で設定される。

最後に、もし攻撃者がデータＤＢｋ´を、例えばＤＢｋなどのデータで置換するとともに、モノトニックカウンター値Ｖ_ｌａｓｔがＶ_Ｃに等しくＶ_Ｃ＋１ではないことを示す場合を除いて、マスターブロックＭＢｋ１´と同一なマスターブロックＤＢｋ１´を構築するならば、マスターブロックＭＢｋ１´の認証コードは有効でなない。なぜならば、モノトニックカウンターの現在値はＶ_Ｃ＋１だからである。

同様に、以下で実行例を説明するように、本発明のシステムは、特にシステム再開又は電源供給切断のような突然のサービス妨害のために生じる変更に対して耐性がある。

本発明のシステムは、２つのマスターブロックＭＢｋ１及びＭＢｋ２と、データＤＢｋと、Ｖ_Ｃに等しいモノトニックカウンター値を含むと仮定する。

もし、新しいデータＤＢｋ´を書込むことが望まれるが、マスターブロックが書込まれた後に電力切断が生じるとき、システムはマスターブロックＭＢｋ１´と、マスターブロックＭＢｋ２´と、データＤＢｋと、値Ｖ_Ｃであるモノトニックカウンターとを含むような状態になる。現在値がＶ_Ｃであるのに対して、カウンター値Ｖ_Ｃ＋１を用いて計算されるため、マスターブロックＭＢｋ１´の認証コードＡｕｔｈ＿Ｃの検証は失敗となる。マスターブロック回復処理はそれから実行を開始する。ＭＢｋ１´に記述されたカウンター値は、実際には現在値＋１である。それから、カウンターは稼動している現在値＋１に等しいと仮定し、マスターブロックＭＢｋ１´は検証される。モノトニックカウンターはそれからインクリメントされ、システムは再びコヒーレントになる。

もし、まさに前述ように、新しいデータＤＢｋ´を書込むことが望まれ、モノトニックカウンターがインクリメントされた直後に電力切断が生じるとき、システムはマスターブロックＭＢｋ１´，ＭＢｋ２´，ＤＢｋと、Ｖ_Ｃ＋１に等しいカウンター値とを得る。カウンター値はＶ_Ｃ＋１であるため、ＭＢｋ１´の認証コードＣの検証は成功する。しかしながら、ＤＢｋではなくデータＤＢｋ´が期待されるので、認証コードＡの検証は失敗となる。データ回復処理は、それから実行を開始する。認証コードＢは、書込まれた最後のデータブロックのために、中立値を用いて検証される。これは、ＤＢｋに応答して現れる。それゆえ、検証は成功する。書込まれた最後のブロック内の中立値を用い、かつ、マスターブロックを修正することによって、システムは最後に正常な状態にリセットされる。システムは、この例においてもまた、再びコヒーレントとなる。

もし、第２マスターブロックが書込まれた後に電源供給切断がシステムに生じるとき、その処理は前述の状況と同じであると留意すべきである。

最後に、もし最後のデータブロックが書込まれた後に電源供給切断がシステムに生じるとき、システムはコヒーレントな状態になり更正をする必要はないと留意すべきである。

全てが決定され実行されるとき、以下の３つの仕組みを用いることによって、書込まれた最後のデータは本発明によって回復することができる。

第１に、書き込みは厳密には以下の４つの連続したステップに従う。すなわち、モノトニックカウンター＋１の現在値を用いるマスターブロックの計算及び書込みと、モノトニックカウンター値のインクリメントと、第２マスターブロックの書込みと、最後のデータブロックの書込みとである。

第２に、マスターブロックは、認証コードＡｕｔｈ＿Ｂと、書込まれた最後のデータブロックの識別子とを含む。

第３に、マスターブロックが書込まれるちょうどその時にエラーが生じる場合、マスターブロックは複写されたマスターブロック自身である。

本発明のシステムは、上記の実施形態で述べたように、特に突然のサービス妨害の結果で生じる最後のエラーだけを回復するのに用いることができる。しかしながら、当業者は、その他のマスターブロックを追加することによって、それ以前に生じたエラーを回復し得る。さらにまた、本発明のシステムは、上記の実施形態で述べたように、複数の異なるデータブロックに影響する複数のエラーを回復するのに用いることはできない。しかしながら、ここでもまた、当業者は、追加の認証コードＡｕｔｈ＿Ｂフィールドをマスターブロックに追加することによって、複数のデータブロック内のエラーに影響されたデータの回復に進むことができる。

最後に、本発明のシステムは、望ましくない変更に対する耐性と、望ましくない再生に対する耐性と、損傷の際の自動回復との３つの特性を合わせ持つ。

１０・・・システム
１１・・・モノトニックカウンター
１２・・・演算エンティティ
１３・・・システムキー
１４・・・物理的データ媒体
１５・・・認証キー

Claims (15)

1. データの信頼性を保証するためのシステム（１０）において、
   モノトニックカウンター（１１）と、
   演算手段（１２）と、
   物理的データ媒体（１４）とを備えていて、
   前記物理的データ媒体（１４）上には、
   １つ又は複数のデータブロック（ＤＢｋ１，ＤＢｋ２，ＤＢｋ３，ＤＢｋ４）と、
   第１マスターブロック（ＭＢｋ１）と、
   前記第１マスターブロック（ＭＢｋ１）の複製である第２マスターブロック（ＭＢｋ２）とが書込まれていて、
   前記第１マスターブロック（ＭＢｋ１）は、
   前記モノトニックカウンター（１１）から最後に読出された値（Ｖ_ｌａｓｔ）と、
   前記物理的データ媒体（１４）上に最後に書込まれたデータブロックの識別子（ＩＤ_ｌａｓｔ）と、
   認証キー（１５）と、
   前記識別子（ＩＤ_ｌａｓｔ）が指し示すデータブロックから計算される第１認証コード（Ａｕｔｈ＿Ａ）と、
   予め定められた値が書込まれたデータブロックから計算される第２認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｂ）と、
   前記モノトニックカウンター（１１）の現在値から計算される第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）とを含んでいて、
   前記演算手段（１２）が新しいデータブロックを物理的データ媒体（１４）上に書込む際には、演算手段（１２）はデータ書込処理を実行し、このデータ書込処理は、
   新しい第１マスターブロック（ＭＢｋ１’）を生成する第１ステップと、
   モノトニックカウンター（１１）をインクリメントする第２ステップと、
   生成された新しい第１マスターブロック（ＭＢｋ１’）を物理的データ媒体（１４）上に書込む第３ステップと、
   新しい第１マスターブロック（ＭＢｋ１’）を複製した新しい第２マスターブロック（ＭＢｋ２’）を物理的データ媒体（１４）上に書込む第４ステップと、
   新しいデータブロックを物理的データ媒体（１４）上に書込む第５ステップとを含んでいて、
   前記第１ステップは、
   第１マスターブロック（ＭＢｋ１）内の識別子（ＩＤ_ｌａｓｔ）を更新する第１サブステップと、
   モノトニックカウンター（１１）の現在値に１を足した値を前記値（Ｖ_ｌａｓｔ）とする第２サブステップと、
   更新された識別子（ＩＤ_ｌａｓｔ）が指し示すデータブロックから新しい第１認証コード（Ａｕｔｈ＿Ａ）を計算する第３サブステップと、
   モノトニックカウンター（１１）の現在値に１を足した値から新しい第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）を計算する第４サブステップとを含む
   ことを特徴とするシステム（１０）。
2. 前記データブロック（ＤＢｋ１，ＤＢｋ２，ＤＢｋ３，ＤＢｋ４）のサイズは、設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
3. 前記第１認証コード（Ａｕｔｈ＿Ａ）はさらに、１つまたは複数の書込まれたデータブロックの完全性を保証し、かつ、第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）はさらに、マスターブロックの完全性を保証することを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム（１０）。
4. 前記第２認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｂ）は、予め定められた値が書込まれたデータブロックと、保存されている他のデータブロックとから計算されることを特徴とする請求項１，２又は３の何れか一項に記載のシステム（１０）。
5. 前記認証キー（１５）は、第１マスターブロック（ＭＢｋ１）及び第２マスターブロック（ＭＢｋ２）内に含まれることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のシステム（１０）。
6. システムキー（１３）をさらに含み、かつ、認証キー（１５）は前記システムキー（１３）によって暗号化されることを特徴とする請求項５に記載のシステム（１０）。
7. 前記データブロック（ＤＢｋ１，ＤＢｋ２，ＤＢｋ３，ＤＢｋ４）は、暗号化キーによって暗号化されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のシステム（１０）。
8. 前記暗号化キーは、システムキー（１３）によって暗号化されることを特徴とする請求項７に記載のシステム（１０）。
9. モノトニックカウンター（１１）と、演算手段（１２）と、物理的データ媒体（１４）とを備えるシステム（１０）を用いてデータの信頼性を保証するための方法において、
   前記物理的データ媒体（１４）上には、
   １つ又は複数のデータブロック（ＤＢｋ１，ＤＢｋ２，ＤＢｋ３，ＤＢｋ４）と、
   第１マスターブロック（ＭＢｋ１）と、
   前記第１マスターブロック（ＭＢｋ１）の複製である第２マスターブロック（ＭＢｋ２）とが書込まれていて、
   前記第１マスターブロック（ＭＢｋ１）は、
   前記モノトニックカウンター（１１）から最後に読出された値（Ｖ_ｌａｓｔ）と、
   前記物理的データ媒体（１４）上に最後に書込まれたデータブロックの識別子（ＩＤ_ｌａｓｔ）と、
   認証キー（１５）と、
   前記識別子（ＩＤ_ｌａｓｔ）が指し示すデータブロックから計算される第１認証コード（Ａｕｔｈ＿Ａ）と、
   予め定められた値が書込まれたデータブロックから計算される第２認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｂ）と、
   前記モノトニックカウンター（１１）の現在値から計算される第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）とを含んでいて、
   前記演算手段（１２）が新しいデータブロックを物理的データ媒体（１４）上に書込む際には、演算手段（１２）はデータ書込処理を実行し、このデータ書込処理は、
   新しい第１マスターブロック（ＭＢｋ１’）を生成する第１ステップと、
   モノトニックカウンター（１１）をインクリメントする第２ステップと、
   生成された新しい第１マスターブロック（ＭＢｋ１’）を物理的データ媒体（１４）上に書込む第３ステップと、
   新しい第１マスターブロック（ＭＢｋ１’）を複製した新しい第２マスターブロック（ＭＢｋ２’）を物理的データ媒体（１４）上に書込む第４ステップと、
   新しいデータブロックを物理的データ媒体（１４）上に書込む第５ステップとを含んでいて、
   前記第１ステップは、
   第１マスターブロック（ＭＢｋ１）内の識別子（ＩＤ_ｌａｓｔ）を更新する第１サブステップと、
   モノトニックカウンター（１１）の現在値に１を足した値を前記値（Ｖ_ｌａｓｔ）とする第２サブステップと、
   更新された識別子（ＩＤ_ｌａｓｔ）が指し示すデータブロックから新しい第１認証コード（Ａｕｔｈ＿Ａ）を計算する第３サブステップと、
   モノトニックカウンター（１１）の現在値に１を足した値から新しい第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）を計算する第４サブステップとを含む
   ことを特徴とする方法。
10. 前記演算手段（１２）が新しいデータブロックを物理的データ媒体（１４）上に書込む際に、前記データ書込処理の前に、演算手段（１２）はマスターブロック検証処理を実行し、このマスターブロック検証処理は、
    第１マスターブロック（ＭＢｋ１）のフォーマットの正当さを検証する第１プロセスと、
    前記第１プロセスにおいて検証に失敗した場合に、第２マスターブロック（ＭＢｋ２）のフォーマットの正当さを検証する第２プロセスと、
    前記第２プロセスにおいて検証に成功した場合に、第１マスターブロック（ＭＢｋ１）を第２マスターブロック（ＭＢｋ２）によって置換する第３プロセスと、
    前記第２プロセスにおいて検証に失敗した場合に、システム（１０）を永久に破壊されているとみなす第４プロセスとを含んでいて、
    前記第１および第２プロセスにおいては、認証キー（１５）および第１、第２および第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ａ，Ａｕｔｈ＿Ｂ，Ａｕｔｈ＿Ｃ）の存在を検証することによって、マスターブロックのフォーマットの正当さを検証する
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記マスターブロック検証処理の後に、前記演算手段（１２）は第３認証コード検証処理を実行し、この第３認証コード検証処理においては、第１マスターブロック（ＭＢｋ１）内の第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）の完全性を検証し、検証に失敗した場合には、マスターブロックの信頼性を回復させるためのマスターブロック回復処理を実行し、
    前記第３認証コード検証処理の後に、前記演算手段（１２）は前記データ書込処理を実行する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記マスターブロック回復処理は、
    モノトニックカウンター（１１）の現在値を読出す第１過程と、
    第１マスターブロック（ＭＢｋ１）内の値（Ｖ_ｌａｓｔ）が、読出されたモノトニックカウンターの現在値に１を足した値に等しければ、モノトニックカウンターの現在値は、読出された現在値に１を足した値であるものと仮定して、第１マスターブロック（ＭＢｋ１）内の第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）の完全性を検証する第２過程と、
    前記第２過程における検証に成功した場合には、モノトニックカウンター（１１）をインクリメントする第３過程と、
    前記第２過程における検証に失敗した場合には、第２マスターブロック（ＭＢｋ２）内の第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）の完全性を検証する第４過程と、
    前記第４過程における検証に成功した場合には、第１マスターブロック（ＭＢｋ１）を第２マスターブロック（ＭＢｋ２）によって置換する第５過程と、
    前記第４過程における検証に失敗した場合には、システム（１０）を永久に破壊されているとみなす第６過程とを含んでいる
    ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記演算手段（１２）が物理的データ媒体（１４）からデータブロックを読出す際には、
    まず、前記マスターブロック検証処理を実行し、
    次に、前記第３認証コード検証処理を実行し、検証に失敗した場合には、前記マスターブロック回復処理を実行し、
    次に、第１マスターブロック（ＭＢｋ１）内の第１認証コード（Ａｕｔｈ＿Ａ）の完全性を検証するための第１認証コード検証処理を実行し、検証に失敗した場合には、物理的データ媒体（１４）上のデータの完全性を回復させるためのデータ回復処理を実行し、
    次に、データ読出処理を実行する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記データ回復処理においては、
    最後に書込まれたデータの代わりに、予め定められた値を用いて認証コードを計算し、
    計算した認証コードが、第２認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｂ）に等しければ、実際に、最後に書込まれたデータの代わりに、予め定められた値を書込み、
    計算した認証コードが、第２認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｂ）に等しくなければ、システム（１０）を永久に破壊されているとみなし、
    第２認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｂ）を第１認証コード（Ａｕｔｈ＿Ａ）に複写し、
    モノトニックカウンター（１１）の現在値に１を足した値を用いて第３認証コード（Ａｕｔｈ＿Ｃ）を計算し、
    モノトニックカウンター（１１）をインクリメントし、
    マスターブロックを複写する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記システム（１０）を起動する際には、
    まず、前記マスターブロック検証処理を実行し、
    次に、前記第３認証コード検証処理を実行し、検証に失敗した場合には、前記マスターブロック回復処理を実行し、
    次に、前記第１認証コード検証処理を実行し、検証に失敗した場合には、前記データ回復処理を実行し、
    次に、システム起動処理を実行する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。

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